A augstas caurlaidības filtrs ir elektronisks filtrs, kas pieļauj signālus ar augstāku frekvenci par noteiktu robežfrekvenci un vājina signālus ar zemākām frekvencēm nekā šī robežfrekvencija. Šis filtrs ir apgriezts zemfrekvences filtram, un to sauc arī par HPF, zemfrekvences filtru vai zemas frekvences filtru. Kombinācija no zemas caurlaidības filtrs un augstas caurlaidības filtrs ir pazīstams kā frekvenču joslas filtrs, kas pieļauj tikai frekvences noteiktā diapazonā. Ir dažāda veida augstas caurlaidības filtri, kuru pamatā ir ķēdes konstrukcija, kā arī komponenti, kas tiek izmantoti, lai izveidotu līdzīgu filtru; aktīvais augstas caurlaidības filtrs, pasīvais HPF, RC HPF, pirmās kārtas HPF, otrās kārtas HPF, Batervērta , Čebiševa un Beseles augstas caurlaidības filtri. Šajā rakstā īsi izskaidrots pasīvais augstfrekvences filtrs, tā ķēde, darbība, veidi un lietojumprogrammas.
Kas ir pasīvais augstas caurlaidības filtrs?
Elektronisko filtru veids, ko izmanto, lai ļautu augstfrekvences signāliem iziet tikai cauri, vienlaikus bloķējot zemfrekvences signālus, ir pazīstams kā pasīvs augstfrekvences filtrs. Šis filtrs ir pazīstams arī kā pasīvais filtrs, jo tā darbībai nav nepieciešams ārējs barošanas avots, kā arī tas ir atkarīgs tikai no ienākošā signāla enerģijas.
Šis filtrs ir izstrādāts ar pasīvām sastāvdaļām, piemēram; rezistori, induktori un kondensatori. Šīs komponentu vērtības vienkārši nosaka filtra izslēgšanas frekvenci, kur šī frekvence ir zemāka par bloķētajiem vai vājinātajiem signāliem.
Pasīvā augstas caurlaidības filtra shēma
Zemāk ir parādīta pasīvā augstfrekvences filtra konstrukcijas shēma, kas izmanto rezistoru un kondensatoru. Šī shēma ir līdzīga pasīvajam LPF, bet rezistors un kondensators ķēdē tiek vienkārši nomainīti. Kondensators pasīvā augstfrekvences filtra ķēdē ir vienkārši virknē savienots ar rezistoru. Parasti, ja ieejas signāls tiek nodrošināts nepolarizēta kondensatora un rezistora virknes kombinācijai, filtrētā izeja ir pieejama vai pārvilkta pāri rezistoram.
Šis filtrs vienkārši pieļauj augstākas frekvences un bloķē zemākas frekvences signālus. Izslēgšanas frekvences vērtība galvenokārt ir atkarīga no ķēdes projektēšanai izvēlēto komponentu vērtībām. Šiem filtriem ir vairākas lietojumprogrammas 10 MHz augstfrekvences diapazonā. Komponentu apmaiņas dēļ šajā ķēdē mainīsies piegādātā kondensatora reakcija, kas ir tieši pretēja zemas caurlaidības filtra reakcijai.
Kondensators šajā ķēdē zemās frekvencēs darbojas kā atvērta ķēde un augstākās frekvencēs; tas darbojas kā īssavienojums. Šajā shēmā kondensators bloķē zemākās frekvences, kas nonāk kondensatorā kondensatora kapacitatīvās pretestības dēļ.
Kondensators iebilst pret zināmu strāvas daudzumu šajā ķēdē, lai saistītu kondensatora kapacitātes diapazonu. Tātad kondensators pēc izslēgšanas frekvences pieļauj visas frekvences kapacitatīvās pretestības samazināšanas vērtības dēļ. Tādējādi šī filtra ķēde liek visu ieejas signālu nodot izvadei ikreiz, kad ieejas signāla frekvence ir augstāka, salīdzinot ar izslēgšanas frekvenci “fc”.
Reaktīvās pretestības vērtība palielinās pie zemākām frekvencēm, tad tiek palielināta spēja pretoties strāvas plūsmai visā kondensatorā. Frekvenču joslu zem robežfrekvences sauc par “Stop Band”, un frekvenču joslu pēc robežfrekvences sauc par “Pass Band”.
Izslēgšanas frekvence
Pasīvā augstfrekvences filtra robežfrekvences formula ir parādīta zemāk. Šī formula ir līdzīga zemas caurlaidības filtram.
Fc = 1/2πRC
Kur ir “R”. pretestība & 'C' ir kapacitāte.
Pasīvā augstfrekvences filtra fāzes leņķis
Pasīvā HPF fāzes leņķis tiek apzīmēts ar φ (Phi), kas būs +45 pie izejas, sākot no i/p signāla pie -3 dB (vai) nogriešanas frekvences.
Atbilstoši filtra frekvences reakcijai tas nodod visus signālus pāri nogriešanas frekvencei līdz bezgalībai. Fāzes nobīdes formula nav līdzīga zemfrekvences filtram, jo šajā filtrā fāze kļūs negatīva, lai gan HPF tā ir pozitīva fāzes nobīde, tāpēc fāzes leņķa formula ir;
Fāzes nobīde (φ) = arktāns (1/2πfRC)
Laika konstante
Kondensators ķēdē iegūst uzlādes un izlādes efektu no ieejas signāla frekvencēm, ko sauc par laika konstanti, ko apzīmē ar τ (Tau). Laika konstante ir saistīta arī ar izslēgšanas frekvenci.
τ = RC = 1 / 2πfc
Dažreiz, kad mums ir laika konstantes vērtība, mums ir jāzina robežfrekvence, tāpēc, mainot formulu, mēs varam iegūt zemāk redzamo vienādojumu.
fc = 1/2πRC
Mēs zinām, ka τ = RC
Tātad iepriekš minētais vienādojums kļūs par fc = 1 / 2πτ.
Piemērs
Aktīvā augstfrekvences filtra shēma, izmantojot 330k rezistoru un 100pF kondensatoru, ir parādīta zemāk. Aprēķiniet izslēgšanas frekvenci.
Formula robežfrekvences aprēķināšanai ir parādīta zemāk.
Nogriešanas frekvence fc = 1/2πfC
Mēs zinām, ka rezistora 330k un kondensatora 100pF vērtības aizstāj šīs vērtības iepriekš minētajā vienādojumā.
Nogriešanas frekvence fc = 1/2 x 3,14 x 330 000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825 Hz (vai) 4,825 Khz.
Pasīvā augstās caurlaidības filtra pārsūtīšanas funkcija
Pārsūtīšanas funkcija izskaidro galvenās attiecības starp pasīvā augstfrekvences filtra ieejas un izejas signāliem. Tātad pasīvā HPF aprēķina pārsūtīšanas funkcija ir apskatīta zemāk.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = IR
Piekt./ Piekt
IR/I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)
Ņem RC = 1/ωC
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Iepriekš minētais vienādojums ir pasīva augstas caurlaidības filtra pārsūtīšanas funkcija. Tātad sprieguma pieaugumu katrā filtra “ω” vērtībā var izmērīt ar iepriekš minēto vienādojumu.
Pasīvo augstas caurlaidības filtru veidi
Ir divu veidu pasīvie augstfrekvences filtri; pirmās kārtas pasīvais HPF un otrās kārtas pasīvais HPF, kas ir aplūkoti turpmāk.
Pirmās kārtas pasīvais HPF
Pirmās kārtas pasīvā augstfrekvences filtra shēma ir parādīta zemāk. Šo shēmu var konstruēt tikai ar vienu reaktīvo komponentu ar rezistoru. Šī filtra ķēde bloķē zemas frekvences signālus, bet pieļauj augstfrekvences signālus, kas pārsniedz iestatīto vērtību. Šajā shēmā tiek izmantoti pasīvie komponenti, un tai nav nepieciešams ārējs barošanas avots. Ikreiz, kad šai kondensatora un rezistora sērijas kombinācijai tiek nodrošināts ieejas signāls, filtrētā izeja tiks iegūta visā rezistorā.
Pirmās kārtas pasīvās HPS robežfrekvences formula ir tāda pati kā pasīvajam zemfrekvences filtram, kas parādīts zemāk.
fc = 1/2πRC
Otrās kārtas pasīvais HPF
Otrās kārtas pasīvā augstfrekvences filtra shēma ir parādīta zemāk. Šī filtra ķēde ir izstrādāta, kaskādējot divus pirmās kārtas HPF. Šajā shēmā tiek izmantoti divi reaktīvie komponenti kondensatori un divi rezistori, kas padara filtra ķēdi otrās kārtas. Tātad šī divpakāpju filtra veiktspēja ir līdzvērtīga vienpakāpes filtram, lai gan šī filtra slīpumu var iegūt pie -40 dB/dekādē robežfrekvences svārstību dēļ.
Šis filtrs ir ļoti efektīvs salīdzinājumā ar vienpakāpes filtru, jo tajā ir divi uzglabāšanas punkti. Tātad divpakāpju filtra izslēgšanas frekvence galvenokārt ir atkarīga no diviem un diviem kondensatoriem rezistori vērtības, kas norādītas kā;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Lietojumprogrammas
The pasīvo augstas caurlaidības filtru lietojumi iekļaujiet tālāk norādīto.
- Pasīvais augstfrekvences filtrs ir filtrs, kas bloķēs zemās frekvences, bet pārlaidīs augsto frekvenci virs iepriekš noteiktās vērtības.
- Pasīvie augstas caurlaidības filtri tiek izmantoti ekvalaizeros un audio uztvērējos.
- Tos izmanto mūzikas vadības sistēmās un frekvences modulācija .
- Tos izmanto funkciju ģeneratoros, impulsu ģeneratoros, rampas līdz solim ģeneratoros, CRO, CRT utt.
- Šos filtrus parasti izmanto audio apstrādē, lai novērstu zemas frekvences troksni audio pastiprinātājos, kur nepieciešamas maksimālās frekvences.
- Šos filtrus bieži izmanto HPF, lai uzlabotu digitālo attēlu malas, kā arī citus augstākas frekvences komponentus.
- Tos izmanto dažādos rūpnieciskos un arī zinātniskos lietojumos, piemēram; seismiskā analīze, radaru sistēmas un biomedicīnas jomā, lai izprastu EKG.
- Šāda veida filtri ir būtiski elektronikas un signālu apstrādes instrumenti, kas ļauj augstfrekvences signāliem atļaut un bloķēt zemfrekvences signālus.
Tādējādi šis ir pasīvā pārskats Augstas caurlaidības filtrs, ķēdes, darba , veidi un to lietojumi. Filtra ķēde ir veidota tikai ar pasīvām sastāvdaļām, piemēram; rezistors un kondensators. Šiem filtriem nav nepieciešams ārējs avots, tāpēc tiem nav pastiprinājuma, kas nozīmē, ka izejas signāla amplitūda vienmēr ir līdzvērtīga ieejas signāla amplitūdai vai zemāka par to. Šīs filtru konstrukcijas ir ārkārtīgi vienkāršas, un arī komponenti, ko izmanto šo filtru izgatavošanai, ir ļoti lēti. Šeit ir jautājums jums, kas ir pasīvais zemfrekvences filtrs?
