Çfarë është filtri High Pass: Punimi dhe Aplikimet e tij

Filtrat janë qarqet elektronike që lejojnë komponentë të veçantë të frekuencës dhe zbusin komponentët e frekuencës së padëshiruar të një sinjali hyrës. Këto gjenden në aplikacione të ndryshme elektronike për të lejuar një gamë të veçantë frekuencash të një sinjali. Në thelb, filtrat ndahen në dy lloje bazuar në llojin e përbërësve të përdorur në projektimin dhe funksionimin. Ato janë filtra pasivë dhe filtra aktivë. Në varësi të gamës së frekuencave, filtrat ndahen në 4 lloje. Ato janë filtra me kalim të ulët, filtra të kalimit të lartë, filtra të brezit dhe banda të ndalimit. Ky artikull përshkruan Filtrin e Lartë të Kalimit, i cili mund të përdoret si filtër aktiv dhe filtër pasiv. Çfarë është një Filtër i Lartë Kalimi? Filtri ka një aftësi të lejojë përbërës të një sinjali me frekuencë të lartë dhe zbut të gjithë përbërësit me frekuencë të ulët të një sinjal, njihet si Filtër i Kalimit të Lartë. Mund të lejojë komponentët me frekuencë të lartë më të mëdha se frekuenca e ndërprerjes dhe refuzon të gjithë përbërësit e tjerë të frekuencës së padëshiruar të një sinjali. Këto lloj filtrash gjenden në qarqe të ndryshme RF dhe sisteme të përpunimit të sinjalit. Në praktikë, ky filtër do të lejojë frekuenca më të ulëta të një sinjali, i cili është më i ulët se frekuenca e ndërprerjes. Ky qark i filtrit të lartë kalon Ky qark është i njëjtë me atë të një qarku të filtrit me kalim të ulët, përveç që rezistenca dhe kondensatori i përbërësve ndërrohen siç tregohet në figurën më poshtë.Qarku i Filtrit të Kalimit të Lartë Dy elementë rezistentë dhe kondensatorë pasivë janë të lidhur në kombinim serik për të lejuar frekuencat më të larta se frekuenca e ndërprerjes së një sinjali. Tensioni i daljes së një sinjali merret në të gjithë rezistencën duke aplikuar tensionin e hyrjes nëpër kondensator. Ky lloj filtri vjen nën qarkun e filtrit të kalimit të lartë të rendit të parë. HPF i rendit të dytë nuk është gjë tjetër veçse një kaskadë e dy qarqeve të filtrave me kalim të lartë RC në seri. Rritja e fitimit të brezit të kalimit në HPF të rendit të dytë do të jetë me një normë +40dB/dekadë. RC pasiv HPCTQarku filtrues me kalim të lartë RC RC mund të projektohet në dy kombinime si rezistenca dhe kondensatori (RC HPF pasive); rezistencë dhe induktor (pasiv RL HPF) bazuar në aplikim. RC HPF pasive përdoret për aplikime në zona audio ose me frekuencë të ulët. Qarqet pasive RL HPF përdoren për aplikime në rangje RF ose me frekuencë të lartë. Qarku i filtrit me kalim të lartë quhet gjithashtu një filtër pasiv i RC pasiv për shkak të përdorimit të elementeve pasivë si një rezistencë dhe një kondensator. Avantazhi kryesor është, nuk ka nevojë të aplikoni ndonjë furnizim me energji të jashtme ose ndonjë përbërës amplifikimi. RC HPF pasiv është një qark i thjeshtë RC HPF siç tregohet në figurën e mësipërme. Kondensatori dhe rezistenca janë të lidhura në seri ku tensioni i daljes zhvillohet në të gjithë rezistencën. Për shkak të reaktancës së kondensatorit, filtri lejon vetëm frekuenca të larta të një sinjali më të madh se frekuenca e ndërprerjes dhe bllokon frekuencat më të ulëta të një sinjali nën frekuencën e ndërprerjes. Këto karakteristika të filtrit me kalim të lartë shpjegohen në drejtim të përgjigjes së frekuencës dhe zhvendosjes fazore të një sinjali dalës. Karakteristikat ideale Karakteristika kryesore e një HPF është, lejon të gjithë përbërësit me frekuencë të lartë më të madhe se frekuenca e ndërprerjes dhe zbut të gjitha frekuencat e ulëta të një sinjali, të cilat janë më të ulëta se frekuenca e ndërprerjes. Karakteristikat ideale të një HPF janë treguar më poshtë. Brezi kalues ​​quhet HPF lejon frekuenca më të larta që janë më të mëdha se frekuenca e ndërprerjes. Ky filtër zbut frekuencat e ulëta, i cili quhet brezi i ndalimit.Karakteristikat ideale të filtrit me kalim të lartë Përgjigja e frekuencës Frekuenca e një sinjali dalës është drejtpërdrejt proporcional me fitimin. Ndërsa frekuenca rritet, fitimi rritet. Përgjigja e frekuencës së një filtri të kalimit të lartë RC varet nga reaktanca e një kondensatori. Kondensatori prodhon sasinë e kërkuar të reaktancës ose reaktancës së lartë për të zbutur frekuencat e ulëta të një sinjali, pra, nën frekuencën e ndërprerjes. Në reaktancë të ulët të kondensatorit, filtri me kalim të lartë RC lejon përbërësit me frekuencë të lartë të një sinjali dmth., Më të madh se frekuenca e ndërprerjes. Por, praktikisht, filtri me kalim të lartë RC lejon frekuenca të ulëta nën frekuencën e tij të ndërprerjes. Fitimi i filtrit të kalimit të lartë RC bëhet unitet kur reaktanca është e ulët/zero në frekuenca të larta. Ky është tensioni i daljes është i njëjtë me tensionin e dhënë hyrës. Për të lejuar frekuenca të larta dhe për të refuzuar frekuenca të ulëta, reaktanca kapacitore zvogëlohet me një rritje të frekuencës, e cila rezulton në rritje të tensionit dhe fitimit të daljes. Reaktanca kapacitive jepet si, Xc = 1/2πfcKu 'fc' = frekuenca e ndërprerjes në Hz'Xc '= reaktanca kapacitive Përgjigja e frekuencës dhe karakteristikat e zhvendosjes së fazës së një filtri RC me kalim të lartë janë treguar më poshtë.Nga figura, ne mund të vërejmë se frekuencat e ulëta bllokohen/refuzohen dhe rrisin tensionin e daljes me +20dB/dekadë kur frekuenca është në frekuencën e ndërprerjes dhe R = Xc. Filtri i kalimit të lartë RC lejon frekuencat e larta (nga frekuenca e ndërprerjes në pafundësi) kur voltazhi i daljes është 0.7071 ose 70.71% e tensionit të tij hyrës, domethënë, në -3dB nivelet e hyrjes dhe daljes (duke llogaritur 20 log Vout/Vin). Kjo do të thotë se përgjigja e frekuencës së një HPF është, sinjalet me frekuencë të lartë lejohen nga frekuenca e ndërprerjes në pafundësi. Në frekuencën e ndërprerjes, zhvendosja fazore e sinjalit hyrës dhe sinjalit dalës janë të njëjta dmth, në 45 °. Kur frekuenca e një sinjali është më e madhe se frekuenca e ndërprerjes, këndi i fazës është Zero. Kjo do të thotë se sinjali dalës është në fazë në lidhje me sinjalin hyrës në frekuenca të larta. Koha e marrë për të ngarkuar dhe shkarkuar një kondensator shprehet në formën e konstantës kohore, të treguar me 'τ'. Konstanta kohore e një filtri të kalimit të lartë RC jepet asτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RCTFrekuenca e ndërprerjes e një RF HPF është dhënë si, fc = 1/2πRCTshvendosja e fazës e një HPF RC është dhënë si Φ = tan-1 (1/2πfRC) Ku 'fc' = frekuenca e ndërprerjes në Hz'f '= frekuenca e funksionimit në Hz'R' = vlera e rezistencës në ohms'C '= vlera e kondensatorit në FaradsHigh Pass Filtri duke përdorur Op-AmpFiltri i kalimit të lartë duke përdorur op-amp është shumë i lehtë për t'u hartuar dhe zbatuar sepse përdor nr të kufizuar. të përbërësve elektronikë dhe largon zhurmën dhe zhurmën. Diagrami i qarkut të filtrit me kalim të lartë duke përdorur op-amp është treguar më poshtë. RC HPF pasive është e lidhur me op-amp jo-përmbysës për amplifikim dhe kontroll të fitimit të tensionit.Filtri me kalim të lartë duke përdorur Op-Amp Dalja është e kufizuar nga karakteristikat e lakut të hapur të op-amp. Prodhimi i RC HPF zbatohet në një op-amp për përforcimin dhe kontrollin e fitimit të tensionit të sinjalit dalës. Fitimi i tensionit të filtrit me kalim të lartë duke përdorur Op-amp jepet siAᵥ = Vout/Vin = Af (f /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) Ku Av = fitimi i tensionit në dB = 1+R2/R1Af = fitimi i brezit kalimtarfc = frekuenca e ndërprerjes në Hzf = frekuenca e funksionimit në HzKur f <fc (frekuenca të ulëta) , atëherë Vout/Vin <AfKur f = fc (në frekuencën e ndërprerjes), pastaj Vout/Vin = Af/2 ^½ = 0.7071Af Kur f> fc (frekuenca të larta), pastaj Vout/Vin = Af Op-amp përcakton frekuencën më të lartë të HPF, e cila ka fitimin e vazhdueshëm të brezit Af. Madhësia e fitimit të tensionit jepet siAv (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin ) Filtri aktiv me kalim të lartëNëse filtri i kalimit të lartë RC është i lidhur me elementin aktiv si op-amp për të lejuar frekuencat e larta dhe refuzon frekuencat e ulëta, atëherë quhet një HPF aktive. Përgjigja e frekuencës dhe zhvendosja e fazës e HPF aktive janë të njëjta me RF HPF. Qëllimi i filtrit aktiv të kalimit të lartë është të kontrollojë fitimin e tensionit dhe të amplifikojë sinjalin e daljes. Diagrami i qarkut të filtrit aktiv të kalimit të lartë për amplifikim është treguar më poshtë.HPF aktive për amplifikim Qarku RC HPF është i lidhur me op-amp jo-përmbysës. Dalja dhe frekuenca e ndërprerjes së filtrit pasiv të kalimit të lartë kontrollohet nga op-amp. Aty ku gjerësia e brezit dhe karakteristikat e fitimit të op-amp përcaktojnë frekuencën e ndërprerjes. Ky lloj filtri vepron si një filtër me bandë. Op-amp rrit amplituda e sinjalit dalës dhe fitimi i tensionit dalës të brezit të kalimit jepet si 1+R2/R1, i cili është i njëjtë me filtrin e kalimit të ulët. Funksioni i transferimit Për të nxjerrë funksionin e transferimit të filtrit me kalim të lartë, ne do të Konsideroni një qark pasiv RC HPF siç tregohet më sipër. Nga qarku i mësipërm, Vo = tension dalës në rezistencëVi = tension hyrës i aplikuar në të gjithë kondensatorin Duke marrë Transformimin Laplace në anën hyrëse dhe dalëse, H (s) = Vₒ (s)/ Vᵢ (s) H (s) = R/(R+(1/sC)) Ekuacioni i mësipërm bëhet, H (s) = sCR/(1+sCR) Duke zëvendësuar s = jw në ekuacionin e mësipërmH (jω) = jωCR /(1+jωCR) Pastaj ekuacioni bëhet Madhësia e funksionit të transferimit të HPF përfaqësohet si | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) Nëse ω = 0, atëherë funksioni i transferimit të HPF = 0Nëse ω = 1/CR, pastaj funksioni i transferimit HPF = 0.707Nëse ω = pafundësi, atëherë funksioni i transferimit HPF = 1 Prandaj karakteristikat e funksionit të mësipërm të transferimit tregojnë se filtri pasiv RC i lartë kalues ​​mund të lejojë frekuencat e larta nga frekuenca e ndërprerë në i pafundësi. dmth, ndryshon nga 0 në 1 nëse ω ndryshon nga 0 në pafundësi. Butterworth HPF Filtri i kalimit të lartë Butterworth është një nga llojet e HPF -ve, që siguron përgjigje të sheshtë të frekuencës në brezin e kalimit. Për shkak të përgjigjes së tij të shpeshtë të frekuencës, nuk do të ketë valë. Njihet gjithashtu si një filtër i sheshtë, i përdorur në aplikacione të ndryshme ku fitimi me lak të mbyllur të brezit të kalimit është uniteti. Diagrami i qarkut dhe përgjigja e frekuencës së filtrit të kalimit të lartë të Butterworth të rendit të parë janë treguar më poshtë. Këto janë shumë të lehta, dhe të thjeshta për tu hartuar.Fitimi rritet me një normë +20dB/dekadë për HPF Butterworth të rendit të parë dhe ndërsa për HPF Butterworth të rendit të dytë, do të jetë +40dB/dekadë.Karakteristikat e Butterworth HPF Aplikimet Aplikimet e filtrave me kalim të lartë janë Altoparlantë për përforcimin e sinjaleve Përpunimi i imazhit Përdoret në përforcimin e rrymës DC dhe për bashkimin AC Sistemet e kontrollit dhe sistemet e përpunimit audio. Ndarësit e DSL në telefona Aplikimet RF Kështu, kjo ka të bëjë me një përmbledhje të filtrit të kalimit të lartë (si tip aktiv ashtu edhe pasiv) - definicioni, qarku, Butterworth HPF, HPF duke përdorur Op-amp, dhe aplikimet e tij. Këtu keni një pyetje për ju, "Cilat janë avantazhet dhe disavantazhet e Filtrave me Kalim të Lartë?"

Lini një mesazh 

Lista mesazh