la Phase
Posté : mar. 12 avr. 2016 16:03
La phase n’est pas toujours bien évidente à appréhender et la théorie sombre très vite dans les maths.
Voici quelques explications qui j’espère aiderons à la compréhension.
Moi-même je m’emmêle souvent les pinceaux donc ne pas hésiter à me corriger.
Le plus simple est comprendre le pourquoi d’un filtre.
Le filtre de base est basé sur une résistance et un condensateur, on va commencer en DC, on ne peut pas vraiment parler de filtre, ce serait plus une temporisation.
On a donc une batterie, un switch notre résistance et capa où l’on va mesurer la tension.
A l’état initial, le condensateur est déchargé donc Uout=0V.
On bascule le switch sur On.
La tension de sortie est toujours à 0 mais va progressivement monter alors que le condensateur se charge.
Après un certain temps (que l’on pourrait calculer selon la valeur de R et de C) le condensateur est chargé.
Il ne circule alors plus de courant dans la résistance et l’on se retrouve avec un Uout = tension de la batterie.
On bascule le switch sur off et l’on va avoir la tension de sortie qui va diminuer progressivement vu la décharge du condensateur.
C’est simple.
Aucun rapport avec l’audio, mais il suffit de changer par une source de tension sinusoïdale.
Le sinus c’est une tension que va monter non plus de 0V à U batterie, mais de manière sinusoïdale pour ensuite redescendre vers 0 puis en négatif …
Notre condensateur lui se comporte de la même manière, il se charge et se décharge.
La différence est que l’on a maintenant un système qui varie tout le temps.
Imaginons que la fréquence soit très basse par rapport au temps de charge.
On aura alors la tension Uout qui va simplement suivre la tension de la source vu que le condensateur a tout le temps pour se charger/décharger.
Au contraire si l’on a une fréquence bien plus élevée que le temps charge, on finira par avoir Uout qui restera à 0V vu que le condensateur n’aura pas le temps de se charger.
On a donc un filtre passe-bas.
Pour les fréquences entre ces deux extrêmes on aura le condensateur qui se chargera à x% avant de se décharger et donc un Uout qui sera fonction de la résistance, du condensateur et de la fréquence.
Et la phase dans tout ça ?
Et bien c’est simple, à très basse fréquence Uout suit U source donc pas de déphasage.
Mais en montant progressivement la fréquence, le temps de charge va intervenir. La tension Uout sera Usource mais atténuée et avec un retard suite au temps de charge/décharge.
On aura donc notre déphasage.
Voici un petit graphique :
Graphique modifié le 13/04/2016
La phase va de 0 à 360 pour chaque sinus.
t serait alors le déphasage.
Le deuxième dessin montre la même chose, mais avec une fréquence plus élevée.
La largeur de t reste identique, mais en degrés là on voit bien que ce n’est pas fixe.
A l’œil pour le premier l’on a 35° de différence alors que pour le deuxième ce serait de l’ordre de 70°
Notre filtre passe-bas fait varier selon la fréquence Uout mais aussi sa phase par rapport à Usource.
Cela peut paraitre un peu idiot comme explication, mais pourtant on se plante plus vite que l’on ne pourrait le penser.
Après le passe-bas, le passe haut.
On peut reprendre le premier schéma avec l’interrupteur et la batterie.
Lorsque le condensateur est chargé, la tension aux bornes de résistance est nulle et au début de la charge maximale.
En fait elle est simplement le complémentaire de Uout vu que pour la batterie ces 2 composants sont en série.
Et il suffit de dessiner dans l’autre sens pour mieux voir :
Là on constate qu’à l’extrême, une fréquence de 0Hz ne donnera rien en sortie et donc 0V en Uout.
On a bien un filtre passe-haut.
Voici quelques explications qui j’espère aiderons à la compréhension.
Moi-même je m’emmêle souvent les pinceaux donc ne pas hésiter à me corriger.
Le plus simple est comprendre le pourquoi d’un filtre.
Le filtre de base est basé sur une résistance et un condensateur, on va commencer en DC, on ne peut pas vraiment parler de filtre, ce serait plus une temporisation.
On a donc une batterie, un switch notre résistance et capa où l’on va mesurer la tension.
A l’état initial, le condensateur est déchargé donc Uout=0V.
On bascule le switch sur On.
La tension de sortie est toujours à 0 mais va progressivement monter alors que le condensateur se charge.
Après un certain temps (que l’on pourrait calculer selon la valeur de R et de C) le condensateur est chargé.
Il ne circule alors plus de courant dans la résistance et l’on se retrouve avec un Uout = tension de la batterie.
On bascule le switch sur off et l’on va avoir la tension de sortie qui va diminuer progressivement vu la décharge du condensateur.
C’est simple.
Aucun rapport avec l’audio, mais il suffit de changer par une source de tension sinusoïdale.
Le sinus c’est une tension que va monter non plus de 0V à U batterie, mais de manière sinusoïdale pour ensuite redescendre vers 0 puis en négatif …
Notre condensateur lui se comporte de la même manière, il se charge et se décharge.
La différence est que l’on a maintenant un système qui varie tout le temps.
Imaginons que la fréquence soit très basse par rapport au temps de charge.
On aura alors la tension Uout qui va simplement suivre la tension de la source vu que le condensateur a tout le temps pour se charger/décharger.
Au contraire si l’on a une fréquence bien plus élevée que le temps charge, on finira par avoir Uout qui restera à 0V vu que le condensateur n’aura pas le temps de se charger.
On a donc un filtre passe-bas.
Pour les fréquences entre ces deux extrêmes on aura le condensateur qui se chargera à x% avant de se décharger et donc un Uout qui sera fonction de la résistance, du condensateur et de la fréquence.
Et la phase dans tout ça ?
Et bien c’est simple, à très basse fréquence Uout suit U source donc pas de déphasage.
Mais en montant progressivement la fréquence, le temps de charge va intervenir. La tension Uout sera Usource mais atténuée et avec un retard suite au temps de charge/décharge.
On aura donc notre déphasage.
Voici un petit graphique :
Graphique modifié le 13/04/2016
La phase va de 0 à 360 pour chaque sinus.
t serait alors le déphasage.
Le deuxième dessin montre la même chose, mais avec une fréquence plus élevée.
La largeur de t reste identique, mais en degrés là on voit bien que ce n’est pas fixe.
A l’œil pour le premier l’on a 35° de différence alors que pour le deuxième ce serait de l’ordre de 70°
Notre filtre passe-bas fait varier selon la fréquence Uout mais aussi sa phase par rapport à Usource.
Cela peut paraitre un peu idiot comme explication, mais pourtant on se plante plus vite que l’on ne pourrait le penser.
Après le passe-bas, le passe haut.
On peut reprendre le premier schéma avec l’interrupteur et la batterie.
Lorsque le condensateur est chargé, la tension aux bornes de résistance est nulle et au début de la charge maximale.
En fait elle est simplement le complémentaire de Uout vu que pour la batterie ces 2 composants sont en série.
Et il suffit de dessiner dans l’autre sens pour mieux voir :
Là on constate qu’à l’extrême, une fréquence de 0Hz ne donnera rien en sortie et donc 0V en Uout.
On a bien un filtre passe-haut.
) période= 1/ fréquence.