HPF – High Pass Filter
In questo post parliamo di HPF, cioè High Pass Filter, o in italiano filtro passa alto. È un componente fondamentale in elettronica analogica e digitale, e oggi voglio mostrarti come funziona, dove si usa e perché è così importante, con esempi pratici e tecnici per chiarire tutto passo dopo passo.
Che cos’è un filtro passa alto?
Un filtro passa alto è un circuito che lascia passare i segnali ad alta frequenza e attenua quelli a bassa frequenza. In parole povere, blocca i segnali lenti e lascia passare quelli veloci. Può sembrare semplice, ma dietro c’è un concetto tecnico fondamentale per tantissime applicazioni.
Principio di funzionamento
Il funzionamento base si basa sulla reattanza di condensatori e induttori. Il tipo più semplice è formato da un condensatore e una resistenza:
- Alle basse frequenze, il condensatore agisce come un circuito aperto (alta impedenza), quindi il segnale non passa.
- Alle alte frequenze, il condensatore si comporta come un cortocircuito (bassa impedenza), lasciando passare il segnale attraverso la resistenza.
Questa caratteristica permette di selezionare solo le frequenze superiori a una certa soglia, detta frequenza di taglio.
Formula della frequenza di taglio
La frequenza di taglio fc in un filtro RC passa alto è calcolata con questa formula:
fc = 1 / (2πRC)
Dove:
- R è la resistenza in ohm (Ω)
- C è la capacità in farad (F)
Per esempio, con R = 10 kΩ e C = 100 nF:
fc = 1 / (2 * π * 10,000 * 100×10-9) ≈ 159 Hz
Questo significa che frequenze inferiori a 159 Hz saranno attenuate, mentre quelle superiori passeranno sempre più facilmente.
Esempio tecnico: filtro passa alto analogico
- Collega un condensatore da 100 nF in serie con l’ingresso del segnale.
- Collega una resistenza da 10 kΩ tra l’uscita del condensatore e massa.
- Prendi il segnale di uscita tra il punto di collegamento tra C e R e massa.
Questo filtro analogico può essere usato, ad esempio, per eliminare il ronzio a bassa frequenza (come i 50 Hz della rete elettrica) da un segnale audio.
Uso nei circuiti digitali e DSP
Un filtro passa alto può anche essere implementato in forma digitale, tramite algoritmi in un DSP o microcontrollore. In quel caso, si utilizzano equazioni ricorsive che approssimano il comportamento di un filtro RC. Questo è molto comune in applicazioni audio digitali, comunicazioni, elaborazione di immagini e sensori.
Tabella: confronto tra filtro passa basso e passa alto
Ti faccio un altro esempio concreto: nei microfoni a condensatore, spesso viene inserito un HPF per eliminare il rumore del vento o vibrazioni meccaniche, che sono tipicamente sotto i 100 Hz. Così la voce rimane pulita e chiara, senza interferenze fastidiose.
E guarda che anche negli strumenti musicali, come le chitarre elettriche, si usano filtri passa alto per sagomare il suono e rimuovere frequenze inutili che consumano potenza e sporcano il mix audio.
Domani vedremo il Filtro Passa Basso (LPF) e come si combina con l’HPF per creare filtri passa banda, utilissimi nel controllo dei segnali audio e radio. Non perdertelo!