Un passa-basso e un passa-alto “professional” per un ottimo ascolto 2/2

passa-basso e un passa-alto

Circuito passa-basso e passa-alto presentano efficacia e flessibilità di impiego negli impianti di riproduzione ad alta fedeltà.

Il deviatore S permette, per l’appunto, di inserire e disinserire il filtro attivo. Nella posizione 1 il controllo è inserito mentre nella posizione 0 il controllo è disinserito dal momento che il filtro viene così bypassato portando l’ingresso direttamente in uscita. Che l’attenuazione in banda proibita sia di 18 dB per ottava si vede dal diagramma di cui alla figura 4. Passando da 20 kHz – marker verticale b – a 40 kHz – marker verticale a – i due marker orizzontali d e c intercettano sulla curva di risposta in frequenza un intervallo la cui ampiezza è di 18 dB. Si legge infatti: (c – d) = – 18.

passa-basso-circuito

Ciò significa che un qualsiasi segnale che, in banda passante, abbia una certa ampiezza, in banda interdetta subisce un’attenuazione di 18 dB per ogni raddoppio della frequenza. Poiché un’attenuazione di 18 dB corrisponde numericamente a 0,1259, supponendo, per esempio, che a 10 kHz il segnale di uscita abbia un’ampiezza di 707 mV, nel passaggio da 10 kHz a 20 kHz l’ampiezza si ridurrà a (0,707 × 0,1259) = 89 mV.

Il circuito passa-alto

La figura 5 propone il circuito passa-alto. Anche questo filtro è stato dimensionato per un guadagno unitario (0 dB), per una frequenza di taglio fTL intorno ai 100 Hz e un’attenuazione in banda interdetta di 18 dB per ottava (60 dB per decade).

passa-alto-schema

Si tratta pertanto di un filtro del III ordine realizzato ponendo in cascata un filtro del I ordine con un filtro del II ordine. La figura 6 fornisce il diagramma di risposta in frequenza. A – 3 dB, indicati dalla reciproca posizione dei marker orizzontali c e d [si legge infatti (c – d) = – 3 dB], la frequenza di taglio fTL, indicata dal marker verticale a, risulta di 102,3 Hz. Il guadagno in banda passante è unitario (Vo / Vi = 1) e lo si vede dal fatto che la curva si evolve, oltre la frequenza di taglio, a livello 0 dB che corrisponde al livello del segnale Vi di ingresso.

Che l’attenuazione sia quella caratteristica di un filtro del III ordine, ossia di 18 dB / ottava, lo si vede dal diagramma di cui alla figura 7 che, del tutto identico a quello della figura 6, pone però in evidenza l’attenuazione che si ha in banda interdetta attraverso la posizione dei marker orizzontali c e d. I marker verticali a e b sono infatti posti su due frequenze di cui l’una è il doppio dell’altra (intervallo di un’ottava). Si legge infatti: Xa = 10 Hz e Xb = 5 Hz. I marker orizzontali c e d si sono quindi posti all’intersezione dei marker b e a con la curva di risposta. Adesso si legge: (c – d) = – 18 dB. Se, per esempio, alla frequenza di 40 Hz il segnale di uscita ha ampiezza pari a 157 mV, alla frequenza di 20 Hz, ossia ad un’ottava inferiore, lo stesso segnale avrà ampiezza pari a (0,157 × 0,1259) = 19 mV.

L’alimentazione

L’IC qui utilizzato è l’amplificatore operazionale LM833 che, in unico involucro, ha due op-amp. È un integrato a basso rumore, particolarmente indicato dal costruttore (National Semiconductor) per amplificazioni di ottima qualità nell’ambito delle frequenze audio. Necessita però di alimentazione duale da ±12 V a ±15V. Per ovviare al ricorso di un’alimentazione duale si possono seguire due vie: o si utilizza un operazionale già previsto per alimentazione singola qual è, per esempio, l’LM324, oppure si alimenta un qualsiasi operazionale a basso rumore (anche lo stesso LM833) con alimentazione singola.

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In quest’ultimo caso si ricorrerà, come mostra la figura 8 relativa al filtro del III ordine passa-alto, ad un’opportuna rete – qui costituita dalle resistenze R1, R2 e R3 (il valore della R3 stabilisce l’impedenza di ingresso del filtro) –, in grado di portare sull’ingresso non invertente di ciascun opamp e sulla relativa uscita una tensione continua pari al 50% della tensione di alimentazione. La figura 9 mostra quindi lo schema analogo ad alimentazione singola, ma relativo al circuito passa-basso.

La curva di risposta di entrambi i filtri ad alimentazione singola sono pressoché eguali a quelle già esposte per i filtri con alimentazione duale. In ogni caso, sia che si alimenti con alimentazione duale sia che si ricorra all’alimentazione singola, è opportuno e necessario disporre nelle immediate vicinanze del pin dell’operazionale a cui va addotta l’alimentazione, il parallelo di due condensatori rispettivamente a 0,1 muF e da 47 muF così come propone la figura 10, rispettivamente in a per l’alimentazione singola e in b per l’alimentazione duale.

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