Filtre passe bas

00:13:35
https://www.youtube.com/watch?v=iayUeB1e0e0

概要

TLDRThe video tutorial demonstrates how to simulate a first-order low-pass filter using Proteus software. The circuit consists of a 10 kOhm resistor and a 10 nF capacitor. The tutorial walks through setting up the Proteus environment, creating a new project, and adding components like resistors, capacitors, and voltage sources. It explains how to configure the simulation to visualize frequency response and measure output signals using an oscilloscope. The tutorial highlights how to determine the cutoff frequency, which is the point where the gain drops to -3 dB, resulting in a cutoff frequency of 159 kHz in the example. The simulation shows correct passband behavior for a 100 Hz input signal and attenuation for a 20 kHz input signal. It also verifies the theoretical calculations from previous exercises through simulation results.

収穫

  • 🎛️ Learn to simulate first-order low-pass filters using Proteus.
  • 🔧 Key components: 10 kOhm resistor and 10 nF capacitor.
  • 🖥️ Use Proteus for circuit design and simulation.
  • 🔍 Calculate cutoff frequency by -3 dB point.
  • 🔄 Visualize signals with a virtual oscilloscope.
  • 📉 100 Hz signal passes with no attenuation.
  • 📈 20 kHz signal gets attenuated, validating the filter.
  • 🗂️ Set up project and component storage in Proteus.
  • 📊 Display frequency response graph for analysis.
  • 🔄 Adjust time base for better signal visibility.
  • 🧪 Verify theoretical predictions with simulation results.

タイムライン

  • 00:00:00 - 00:05:00

    Cette vidéo traite de la simulation de filtres analogiques, en démarrant par un filtre passe-bas du premier ordre. On utilise le logiciel Proteus pour simuler un circuit composé d'une résistance de 10 kohm et d'un condensateur de 10 nF. Les étapes incluent la création d'un projet, l'ajout de composants tels qu'une résistance et un condensateur, et la définition de la structure du filtre. Une tension d'entrée sinusoïdale de 5 V et 500 Hz est appliquée, et un voltmètre est utilisé pour mesurer la tension de sortie.

  • 00:05:00 - 00:13:35

    On poursuit avec la création de la courbe de réponse en fréquence en ajoutant une référence de tension. La simulation montre que le filtre est un filtre passe-bas, validé par la fréquence de coupure à 159 kHz. Différentes fréquences d'entrée sont testées: à 100 Hz, le signal passe sans atténuation, confirmant qu'il est dans la bande passante. Ensuite, à 20 kHz, le signal est fortement atténué, prouvant le fonctionnement du filtre. La vidéo souligne l'importance de la simulation pour comprendre les caractéristiques des filtres passe-bas.

マインドマップ

ビデオQ&A

  • What is the main focus of the video?

    The video focuses on simulating a first-order low-pass filter using Proteus software.

  • What software is used for the simulation?

    Proteus software is used for the simulation.

  • What are the key components of the circuit?

    The key components are a 10 kOhm resistor and a 10 nF capacitor.

  • What is the function of the oscilloscope in this simulation?

    The oscilloscope is used to visualize the input and output signals.

  • How is the cutoff frequency determined?

    The cutoff frequency is determined by finding the frequency at which the gain drops to -3 dB.

  • What is the expected behavior when a signal of 100 Hz is input?

    The input signal is expected to pass through with no attenuation because it is within the filter's passband.

  • What happens when a signal of 20 kHz is input?

    The output signal is greatly attenuated because 20 kHz is outside the passband.

  • Why is a voltage probe used in the circuit?

    A voltage probe is used to measure the output voltage.

  • What changes in the display settings can assist in visualizing the signals?

    Adjusting the time base and using the 'simulate graph' function can help visualize the frequency response and signals.

  • How is the theoretical cutoff frequency verified?

    The theoretical cutoff frequency is verified by simulating and comparing with previous theoretical calculations.

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    bonjour tout le monde donc aujourd'hui
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    donc on va s'intéresser à la simulation
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    des filtres analogique donc je vais
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    commencer par la simulation d'un premier
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    circuit qui est un filtre passe pas
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    d'ordre 1 comme vous pouvez le constater
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    donc là il est constituée d'une
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    résistance est égale à 10 kohm et d'un
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    condensateur avec une capacité est égale
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    à 10 nano phade donc premièrement donc
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    on va lancer le logiciel Proteus
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    donc c'est la version démonstration que
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    vous pouvez télécharger donc
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    premièrement vous devez définir un
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    dossier euh au niveau de système sitting
  • 00:00:40
    dans lequel vous allez stocker vos vos
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    fichiers donc vous allez ici et puis par
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    la suite vous allez sélectionner un
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    dossier de stockage d'accord que vous
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    pouvez définir donc moi j'ai déjà défini
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    un dossier qui s'appelle TP3 filtre par
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    exemple ou bien TP1 filtre comme vous
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    voulez voilà et puis après donc vous
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    allez lancer un nouveau
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    projet donc
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    là je vais donner un nom à ce projet je
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    vais l'appeler
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    filtre filtre
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    passb Pass B numéro
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    1 donc ensuite donc vous pouvez le
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    constater le dossier de stockage donc
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    c'est bien TP filtre donc next
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    next finish donc là vous êtes maintenant
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    sur la fenêtre du schématique capture
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    donc pour le moment donc il
  • 00:01:35
    faut tout
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    simplement aller chercher les composants
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    dont vous aurez besoin pour la
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    conception donc vous allez ici dans
  • 00:01:43
    component mode
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    voilà donc vous cliquez dans componence
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    mode ensuite vous cliquez sur P devices
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    donc là vous allez chercher la
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    résistance donc vous tapez
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    RS donc là vous allez avoir la
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    résistance qui sera sélectionnée par
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    défaut vous cliquez deux fois donc
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    regardez là vous avez ajouté au niveau
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    dev viices vous avez ajouté une
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    résistance maintenant je passe au
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    condensateur donc c'est capaciteur en
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    anglais donc ce voilà donc là vous avez
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    capaciteur qui est déjà sélectionné le
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    condensateur donc vous cliquez deux fois
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    là-dessus voilà donc une fois vous avez
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    euh ramené vos composants dont vous
  • 00:02:30
    aurez besoin donc là vous pouvez définir
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    la structure de filtre Pass donc là
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    votre résistance des kil donc vous allez
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    le déposer dans le schématique ensuite
  • 00:02:41
    vous ramenez votre condensateur vous
  • 00:02:43
    sélectionnez le condensateur un petit
  • 00:02:45
    clic droit rotation et puis par la suite
  • 00:02:49
    vous pouvez relier les deux composants
  • 00:02:52
    vous pouvez faire un petit zoom sur le
  • 00:02:55
    circuit pour l'agrandir un petit
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    peu voilà donc là je peux pe changer la
  • 00:03:00
    valeur du euh k donc je prends 10 nano
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    donc d nanoarade d'accord et là je vais
  • 00:03:10
    ajouter le condensateur euh pardon le la
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    masse là je vais ajouter la masse plutôt
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    voilà voilà
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    ensuite après la définition du circuit
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    qui infiltre passb d'ordre 1 donc là je
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    vais ajouter la tension d'entrée donc
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    c'est là g mode ensuite vous allez
  • 00:03:32
    sélectionner une tension qui est
  • 00:03:34
    sinusidale donc là on est en régime
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    harmonique donc on va prendre une
  • 00:03:38
    tension qui est sinusidale donc ensuite
  • 00:03:40
    vous allez changer le nom de votre
  • 00:03:42
    tension vous l'appeler la tension ve
  • 00:03:45
    vous prenez comme amplitude 5 V prenez
  • 00:03:49
    ici 5 V là prenez une fréquence de
  • 00:03:52
    05 k c'estàd 500 Hz donc après la
  • 00:03:58
    définition de la tension d'entrée vous
  • 00:04:00
    allez ajouter euh ce qu'on appelle prob
  • 00:04:03
    voltage ou bien l'équivalence d'un
  • 00:04:06
    voltmètre donc pour mesurer la tension
  • 00:04:09
    de
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    sortie donc là euh je prends prob mode
  • 00:04:16
    donc voltage voilà donc là il va mesurer
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    la tension donc là j'ai dupliqué le prob
  • 00:04:23
    je peux revenir en arrière voilà donc là
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    je clique deux fois là-dessus vous
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    l'appelez
  • 00:04:30
    vs
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    d'accord
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    voilà donc ensuite après la définition
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    de votre circuit donc maintenant vous
  • 00:04:40
    allez faire zoom out voilà pour réduire
  • 00:04:44
    un petit peu les dimensions voilà vous
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    sélectionnez vous pouvez le déplacer et
  • 00:04:49
    après vous allez ajouter la figure du
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    gain en fonction de la fréquence donc là
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    de cette manière là je peux changer le
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    titre de cette figure là vous voyez ici
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    c'est marqué frequency response je
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    clique à droite edit proprities je peux
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    l'appeler le gain de simplement du
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    filtre le gain du filtre
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    là vous allez ajouter une tension de
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    référence parce que tout simplement là
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    le gain c'est la tension vs divisé par
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    la tension d'entrée la fréquence start
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    c'est 10 la fréquence stop c'est 1 MHz
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    là je vais prendre le nombre de steps
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    est égal à 100 donc je valide ensuite je
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    vais faire glisser ma tension vs ici
  • 00:05:42
    donc regardez là vous avez le gain du
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    filtre donc le titre de de la figure qui
  • 00:05:48
    a changé et puis là donc là vous avez
  • 00:05:52
    déjà défini la tension de référence elle
  • 00:05:54
    est là donc c'est ve donc je valide et
  • 00:05:58
    par la suite je peux ajouter un titre à
  • 00:06:01
    ce filtre donc là je peux l'appeler
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    filtre passb d'ordre
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    1 filtre
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    Pass pass B
  • 00:06:12
    d'ordre d'ordre
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    1 là je vais prendre en gr et puis là je
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    vais changer la taille
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    voilà donc une fois vous avez défini le
  • 00:06:26
    titre de votre
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    filtre donc maintenant je peux lancer la
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    simulation donc je vais faire un zoom
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    sur la zone qui m'intéresse voilà de
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    cette manière là je clique à droite
  • 00:06:39
    simulate graph donc regardez donc là on
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    voit on voit bien qu'on a un filtre
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    passe bas d'accord donc ça c'est la
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    bande passante d'accord autour de 0 dB
  • 00:06:50
    pour le gain donc pour déterminer la
  • 00:06:53
    fréquence de de coupure là je clique sur
  • 00:06:57
    la courbe donc là vous allez voir à ître
  • 00:07:00
    un marqueur d'accord en bas ici vous
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    avez le gain et là vous avez la
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    fréquence à gauche d'accord donc là je
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    vais descendre jusqu'à - 3 dcibel pour
  • 00:07:11
    déterminer tout simplement la fréquence
  • 00:07:14
    de de coupure donc là vous avez - 3 dbel
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    la fréquence de coupure c'est 159 kHz
  • 00:07:21
    donc ce qui correspond parfaitement à la
  • 00:07:23
    fréquence que vous avez obtenue lors de
  • 00:07:25
    la séance de TD pour cet exercice là on
  • 00:07:29
    déjà fait c'est l'exercice 1 donc on
  • 00:07:32
    constate qu'on obtient la même valeur
  • 00:07:34
    théorique donc la valeur simulée est
  • 00:07:36
    égale à la valeur théorique donc là ici
  • 00:07:39
    vous avez la bande passante de votre
  • 00:07:41
    filtre passebas alors maintenant je vais
  • 00:07:45
    prendre une fréquence dans la bande
  • 00:07:47
    passante par exemple 100 Hz donc là
  • 00:07:50
    normalement si je prends un signal en
  • 00:07:52
    entrée qui a une fréquence est égale à
  • 00:07:54
    100 Hz donc là normalement je dois avoir
  • 00:07:57
    euh en sorti le même signal que je vais
  • 00:08:00
    récupérer en sortie parce que là le
  • 00:08:02
    filtre il va laisser passer ce signal là
  • 00:08:04
    qui a cette fréquence là donc sans aucun
  • 00:08:07
    problème donc on va vérifier ça donc là
  • 00:08:09
    on va prendre comme fréquence du signal
  • 00:08:13
    en entrée on va prendre 100 qui a une
  • 00:08:15
    fréquence dans la bande passante
  • 00:08:17
    d'accord là je peux ramener un
  • 00:08:21
    oscilloscope donc je clique ici sur
  • 00:08:23
    virtual instruments je sélectionne
  • 00:08:26
    l'oscyoscope donc là je le dépose ici
  • 00:08:30
    donc là je vais mettre la tension Ve au
  • 00:08:33
    niveau de la chaîne a la tension vs au
  • 00:08:36
    niveau de la chaîne la chaîne donc là je
  • 00:08:39
    sélectionne au niveau de la chaîne B et
  • 00:08:42
    par la suite je lance la
  • 00:08:44
    simulation donc regardez donc là puisque
  • 00:08:47
    la chaîne C et D n il ne sont pas
  • 00:08:51
    utilisé je vais les mettre en mode off
  • 00:08:53
    donc comme ça je vais faire disparaître
  • 00:08:55
    les deux courbes ici donc là off voilà
  • 00:08:59
    et puis d donc on n'aura que la courbe
  • 00:09:02
    jaune et la courbe bleue la courbe jaune
  • 00:09:05
    elle correspond à la tension d'entrée et
  • 00:09:08
    puis en bleu c'est la tension de sortie
  • 00:09:12
    regardez donc là vous avez donc là je
  • 00:09:14
    peux changer la base du temps donc là
  • 00:09:16
    vous avez en en jaune donc vous avez la
  • 00:09:19
    tension d'entrée et là c'est la tension
  • 00:09:21
    en sortie on constate que la tension
  • 00:09:23
    d'entrée est égale à la tension de
  • 00:09:26
    sortie ce qui est tout à fait normal
  • 00:09:28
    parce que la fréquence du signal
  • 00:09:29
    d'entrée il est est égal à 100 Hz qui
  • 00:09:33
    est une fréquence dans la bande passante
  • 00:09:34
    donc le filtre il laisse passer ce
  • 00:09:37
    signal sans aucun problème donc on le
  • 00:09:39
    récupère au niveau de la sortie donc là
  • 00:09:41
    on va centrer les deux courbes regardez
  • 00:09:43
    je descends ici jusqu'à 0 donc pour
  • 00:09:46
    centrer com vous pouvez le constater la
  • 00:09:49
    tension d'entrée la même chose pour la
  • 00:09:52
    tension de sorti je vais la centrer donc
  • 00:09:55
    comme on peut le constater ici ils sont
  • 00:09:57
    superposés euh l'un sur l'autre donc
  • 00:10:00
    sans aucun problème le signal passera en
  • 00:10:03
    sortie d'accord et l'amplitude de mon
  • 00:10:06
    signal regardez donc là vous avez 5 vs
  • 00:10:09
    ici 5 V pour une division donc là c'est
  • 00:10:12
    c'est bien l'amplitude que j'avais déjà
  • 00:10:14
    mentionné au niveau de la tension
  • 00:10:16
    d'entrée donc on na pas de perte dans la
  • 00:10:19
    bande passante donc c'est le même signal
  • 00:10:21
    que je récupère en sortie vous pouvez
  • 00:10:24
    aussi visualiser si vous voulez la
  • 00:10:28
    tension d'entrée avec la tension de
  • 00:10:30
    sortie donc là c'est possible vous
  • 00:10:33
    pouvez visualiser les deux donc tout
  • 00:10:37
    simplement là je vais déplacer un petit
  • 00:10:41
    peu la figure du gain à gauche et là je
  • 00:10:43
    vais prendre graph mode je vais aller
  • 00:10:47
    vers analogue donc regardez donc ici je
  • 00:10:50
    vais afficher les deux signaux dans le
  • 00:10:52
    domaine temporel donc je prends le
  • 00:10:55
    signal ve de cette manière-là le signal
  • 00:10:58
    vs pareil ou bien la tension vs la
  • 00:11:01
    tension Ve et là je clique à droite et
  • 00:11:05
    je lance la simulation donc là c'est
  • 00:11:08
    normal donc la base du temps eu elle va
  • 00:11:11
    de 0 jusqu'à 1 je vais la réduire un
  • 00:11:13
    petit peu clic droit etdite propriéé je
  • 00:11:16
    vais prendre ici
  • 00:11:19
    0.01 d'accord donc là
  • 00:11:22
    voilà donc là j'ai réduit trop la donc
  • 00:11:26
    je vais prendre plutôt euh Z 0 01 pardon
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    0.1 voilà je reprends la simulation donc
  • 00:11:36
    regardez donc là on a bien la tension
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    d'entrée qui est avec la couleur verte
  • 00:11:42
    qui est superposée avec la tension de
  • 00:11:44
    sortie d'accord donc come comme ça on
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    peut constater que le filtre il laisse
  • 00:11:50
    passer le signal ou bien la tension
  • 00:11:52
    d'entré donc là on la récupère en sortie
  • 00:11:55
    sans aucun problème donc c'est bien un
  • 00:11:57
    filtre passebas la fréquence ici c'est
  • 00:12:00
    la fréquence dans la bande passante
  • 00:12:02
    maintenant je vais prendre une fréquence
  • 00:12:05
    en dehors de la bande passante par
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    exemple je vais prendre 10 kHz ou bien
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    20 si vous voulez hein 20 pour avoir une
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    grande atténuation plus élevée que celle
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    pour 10 kHz donc là je vais changer ici
  • 00:12:18
    le la fréquence là je vais prendre 20 20
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    kg et donc si je prends 20 kg ici donc
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    là logiquement le signal de sortie doit
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    être très attenué c'est-à-dire
  • 00:12:32
    normalement il doit être filtré je lance
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    la simulation donc regardez la fréquence
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    de mon signal elle est très élevée donc
  • 00:12:40
    je vais changer la base du temps
  • 00:12:42
    regardez pour visualiser mon signal
  • 00:12:45
    d'entrée et regardez en bleu on constate
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    qu'on a un signal de sortie qui est très
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    très faible d'accord donc il est
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    vraiment filtré en sortie donc ce qui
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    valide le fonctionnement du filtre
  • 00:12:58
    passbas en question donc voilà donc
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    c'était tout pour la simulation de ce
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    circuit qui est un filtre passe pas
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    d'ordre 1 d'accord donc on a pu étudier
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    euh la figure du gain ainsi que
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    le la représentation de la tension de
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    sortie en fonction de la tension
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    d'entrée pour des fréquences dans la
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    bande passantees et des fréquences dans
  • 00:13:24
    la bande plutôt une fréquence dans la
  • 00:13:26
    bande rejetée merci pour votre attention
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