Filtri - Equalizzatori e Filtri

I due tipi di filtro più importanti sono il filtro passa basso (LPF - Low Pass Filter ) e il filtro passa alto (HPF - High Pass Filter ). Il primo permette il passaggio delle sole frequenze minori della frequenza di taglio o meglio le frequenze maggiori della frequenza di taglio vengono attenuate in maniera sempre maggiore fino a diventare trascurabili. Il secondo compie le stesse operazioni del primo consentendo il passaggio delle sole alte frequenze:

Filtri passa basso e passa alto

Tipici utilizzi dei filtri passa alto sono l'eliminazione di vibrazioni a bassa frequenza come quelle generate da musicisti che camminano su un palco su cui sono poggiati i microfoni o come il rumore di fondo generato da un condizionatore d'aria. Filtri passa basso vengono invece usati per esempio per eliminare fruscii o rumori ad alta frequenza.

Sovrapponendo un filtro passa basso e uno passa alto otteniamo due altri tipi di filtri: il filtro passa banda e il filtro a reiezione di banda . Il primo consente il passaggio di una certa banda di frequenze e impedisce il passaggio del resto del segnale (ancora valgono le considerazioni del confronto precedente fra equalizzatore a campana e filtro passa banda). Il secondo impedisce il passaggio di una certa banda e consente il passaggio del resto delle frequenze del segnale. Riportiamo di seguito le funzioni di trasferimento di un filtro a reiezione di banda e un filtro passabanda:

Filtro a reiezione di banda e filtro passabanda

Quando il filtro a reiezione di banda è molto stretto e selettivo prende il nome di filtro notch .

La pendenza di un filtro (in inglese: slope rate ) stabilisce quanto rapidamente l'ampiezza decada. Abbiamo visto in precedenza come in diverse situazioni (anche se non in tutte) si renda necessaria una pendenza quasi verticale. Nella realtà ciò non è realizzabile ma ci si può solo avvicinare a tale risultato. La pendenza si misura in dB/ottava cioè fornisce la misura di quanti dB diminuisce il guadagno in un'ottava (sappiamo già che a tale termine corrisponde un raddoppio della frequenza [Vedi: Definizione di ottava]). Facciamo un esempio numerico per fissare le idee riferito alla figura seguente:

Pendenze dei filtri

Si vede che il guadagno del primo filtro, passando da f_c a 2f_c diminuisce di 12dB mentre il secondo, passando da 2f_c a 4f_c (è ancora un'ottava) diminuisce di 6dB dunque il primo filtro avrà una pendenza di 12dB/ottava, il secondo di 6dB/ottava (il secondo filtro ha frequenza di taglio doppia rispetto al primo). Nei filtri analogici abbiamo 4 pendenze standard:

Il numero di poli si riferisce all'equazione del circuito che realizza il filtro, in questa sede basti notare che ogni volta che il numero dei poli aumenta di uno, la pendenza aumenta di 6dB/ottava. Esistono anche filtri digitali realizzati mediante degli algoritmi software; alcuni di questi vengono utilizzati per realizzare suoni mediante la sintesi sottrattiva e simulano filtri a 6 poli (36 dB/ottava).

Un ulteriore parametro relativo ai filtri è il controllo della risonanza [Vedi: Risonanza] (in inglese: resonance . E' possibile infatti realizzare dei filtri che presentino un lobo di risonanza in corrispondenza della frequenza di taglio. Tale lobo produce una amplificazione della banda di frequenze attorno alla frequenza di taglio la cui larghezza può essere controllata da un ulteriore parametro che è il fattore di merito Q , presente anche negli equalizzatori a campana [Vedi: Equalizzatore a campana]. La figura seguente illustra un filtro passa-passo con un lobo risonante:

Risonanza di un filtro

Un filtro passa-basso con un lobo di risonanza può effere utilizzato per creare l'effetto wah-wah, molto utilizzato sulle chitarre elettriche [Vedi: Wah-Wah].