X'inhu High Pass Filter: Ħidma u l-Applikazzjonijiet tiegħu

Il-filtri huma ċ-ċirkuwiti elettroniċi li jippermettu komponenti ta 'frekwenza partikolari u jtaffu l-komponenti ta' frekwenza mhux mixtieqa ta 'sinjal ta' dħul. Dawn jinsabu f'diversi applikazzjonijiet elettroniċi biex jippermettu firxa partikolari ta 'frekwenzi ta' sinjal. Bażikament, il-filtri huma maqsuma f'żewġ tipi bbażati fuq it-tip ta 'komponenti użati fit-tfassil u t-tħaddim. Huma Filtri Passivi u Filtri Attivi. Skond il-firxa ta 'frekwenzi, il-filtri huma kategorizzati f'4 tipi. Huma Filtri ta 'Pass Baxx, Filtri ta' Pass Għoli, Filtri ta 'Banda Pass, u Filtri ta' Banda ta 'Waqfien. Dan l-artikolu jiddeskrivi l-High Pass Filter, li jista 'jintuża kemm bħala filter attiv kif ukoll bħala filter passiv. X'inhu High Pass Filter? Il-filtru għandu l-abbiltà li jippermetti komponenti ta' frekwenza għolja ta 'sinjal u jnaqqas il-komponenti kollha ta' frekwenza baxxa sinjal, huwa magħruf bħala High Pass Filter. Jista 'jippermetti l-komponenti ta' frekwenza għolja akbar mill-frekwenza ta 'qtugħ u jirrifjuta l-komponenti l-oħra kollha ta' frekwenza mhux mixtieqa ta 'sinjal. Dawn it-tipi ta 'filtri jinsabu f'diversi ċirkwiti RF u sistemi ta' pproċessar ta 'sinjali. Fil-prattika, dan il-filtru jippermetti frekwenzi aktar baxxi ta 'sinjal, li huwa inqas mill-frekwenza tal-qtugħ. Ċirkwit ta 'Iffiltra ta' Pass Għoli Dan iċ-ċirkwit huwa l-istess bħal dak ta 'ċirkwit ta' filtru ta 'passaġġ baxx, ħlief li r-reżistenza tal-komponenti u l-kapaċitatur huma mibdula kif muri fil-figura hawn taħt.Ċirkwit ta 'Iffiltra ta' Pass Għoli Żewġ elementi passivi ta 'reżistenza u capacitor huma konnessi f'kombinazzjoni f'serje biex jippermettu l-frekwenzi ogħla mill-frekwenza ta' qtugħ ta 'sinjal. Il-vultaġġ tal-ħruġ ta 'sinjal jinkiseb fuq ir-reżistenza billi jiġi applikat il-vultaġġ tad-dħul mal-kapaċitatur. Dan it-tip ta 'filtru jaqa' taħt iċ-ċirkwit tal-filtru tal-passaġġ għoli tal-ewwel ordni. L-HPF tat-tieni ordni mhu xejn ħlief kaskata ta 'żewġ ċirkwiti ta' filtri high-pass RC f'serje. Iż-żieda fil-qligħ tal-passband fl-HPF tat-tieni ordni se tkun b'rata ta '+ 40dB / għaxar snin. reżistenza u induttur (RL HPF passiv) ibbażati fuq l-applikazzjoni. L-RC HPF passiv jintuża għal applikazzjonijiet f'firxiet ta 'awdjo jew frekwenza baxxa. Iċ-ċirkuwiti RL HPF passivi jintużaw għal applikazzjonijiet f'firxiet ta 'frekwenza għolja jew ta' frekwenza għolja. Iċ-ċirkwit tal-filtru tal-pass għoli jissejjaħ ukoll filtru passiv tal-pass pass RC minħabba l-użu ta 'elementi passivi bħal resistor u capacitor. Il-vantaġġ ewlieni huwa li m'hemmx bżonn li tapplika provvista ta 'enerġija esterna jew xi komponenti ta' amplifikazzjoni. Il-kapaċitatur u r-reżistenza huma konnessi f'serje fejn il-vultaġġ tal-ħruġ huwa żviluppat madwar ir-reżistenza. Minħabba r-reattanza tal-kapaċitatur, il-filtru jippermetti biss frekwenzi għoljin ta 'sinjal akbar mill-frekwenza ta' qtugħ u jimblokka l-frekwenzi aktar baxxi ta 'sinjal taħt il-frekwenza ta' qtugħ. Karatteristiċi Dawn il-karatteristiċi tal-filtru tal-passaġġ għoli huma spjegati f'termini ta 'rispons tal-frekwenza u bidla fil-fażi ta' sinjal tal-ħruġ. Karatteristiċi Ideali Il-karatteristika ewlenija ta 'HPF hija, tippermetti l-komponenti kollha ta' frekwenza għolja akbar mill-frekwenza tal-qtugħ u ttaffi l-frekwenzi baxxi kollha. ta ’sinjal, li huma inqas mill-frekwenza tal-qtugħ. Il-karatteristiċi ideali ta 'HPF huma murija hawn taħt. Il-passband huwa msejjaħ bħala l-HPF jippermetti l-frekwenzi ogħla li huma akbar mill-frekwenza tal-qtugħ. Dan il-filtru jtaffi l-frekwenzi baxxi, li tissejjaħ il-stopband.Karatteristiċi Ideali ta 'Iffiltra ta' Pass Għoli Rispons ta 'Frekwenza Il-frekwenza ta' sinjal tal-ħruġ hija direttament proporzjonali għall-qligħ. Hekk kif tiżdied il-frekwenza, il-qligħ jiżdied. Ir-rispons tal-frekwenza ta 'filtru ta' passaġġ għoli RC jiddependi fuq ir-reattanza ta 'kapaċitatur. B’reaktanza baxxa tal-kapaċitatur, il-filtru tal-passaġġ għoli RC jippermetti l-komponenti ta ’frekwenza għolja ta’ sinjal jiġifieri, akbar mill-frekwenza tal-qtugħ. Iżda, prattikament, il-filtru tal-passaġġ għoli RC jippermetti l-frekwenzi baxxi taħt il-frekwenza tal-qtugħ tiegħu. Il-qligħ tal-filtru tal-passaġġ għoli RC isir unità meta r-reattanza hija baxxa / żero fi frekwenzi għoljin. Jiġifieri l-vultaġġ tal-ħruġ huwa l-istess bħall-vultaġġ tal-input mogħti. Biex tippermetti frekwenzi għoljin u tirrifjuta frekwenzi baxxi, ir-reattanza kapaċitattiva tonqos b'żieda fil-frekwenza, li tirriżulta f'żidiet fil-vultaġġ tal-ħruġ u l-qligħ. Ir-reattanza kapaċitattiva hija mogħtija bħala, Xc = 1 / 2πfc Fejn 'fc' = frekwenza tal-qtugħ f'Hz 'Xc' = reattanza kapaċitattiva Ir-rispons tal-frekwenza u l-karatteristiċi tal-fażi tal-pass ta 'filtru RC high huma murija hawn taħt.Karatteristiċi RC HPFMiċ-ċifra, nistgħu nosservaw li l-frekwenzi baxxi huma mblukkati / miċħuda u jżidu l-vultaġġ tal-ħruġ b '+ 20dB / għaxar snin meta l-frekwenza hija fil-frekwenza cut-off u R = Xc. Il-filtru tal-passaġġ għoli RC jippermetti l-frekwenzi għoljin (mill-frekwenza tal-qtugħ sal-infinità) meta l-vultaġġ tal-ħruġ huwa 0.7071 jew 70.71% tal-vultaġġ tal-input tiegħu jiġifieri, f'livelli ta 'input u output ta' -3dB (billi jiġi kkalkulat 20 log Vout / Vin). Dan ifisser li r-rispons tal-frekwenza ta 'HPF huwa, sinjali ta' frekwenza għolja huma permessi mill-frekwenza tal-qtugħ sal-infinità. Meta l-frekwenza ta 'sinjal hija akbar mill-frekwenza tal-qtugħ, l-angolu tal-fażi huwa Żero. Dan ifisser li s-sinjal tal-ħruġ huwa f'fażi fir-rigward tas-sinjal tal-input fi frekwenzi għoljin. Il-kostanti tal-ħin ta ’filtru high pass RC jingħata bħalaτ = RC = 45 / 1πfcω = 2 / τ = 1 / RCT Il-frekwenza tal-qtugħ ta’ RC HPF tingħata bħala, fc = 1 / 1πRCT Il-fażi tal-fażi ta ’RC HPF hija mogħti bħalaΦ = tan-2 (1 / 1πfRC) Fejn 'fc' = frekwenza ta 'qtugħ f'Hz' f '= frekwenza operattiva f'Hz' R '= valur tar-reżistenza f'ohms'C' = valur tal-kapaċitatur f'Farads Iffiltra bl-Op-Amp ta ’komponenti elettroniċi u jneħħi l-istorbju u l-ħoss. Id-dijagramma taċ-ċirkwit tal-filtru tal-passaġġ għoli bl-użu ta 'op-amp tidher hawn taħt. L-RC HPF passiv huwa mqabbad mal-op-amp li ma jdawwarx għall-amplifikazzjoni u l-kontroll tal-gwadann tal-vultaġġ.High Pass Filter bl-użu ta 'Op-Amp L-output huwa limitat mill-karatteristiċi open-loop tal-op-amp. Il-ħruġ tal-RC HPF huwa applikat għal op-amp għall-amplifikazzjoni u l-kontroll tal-gwadann tal-vultaġġ tas-sinjal tal-ħruġ. / fc) / √ (1+ (f / fc) 2) Fejn Av = gwadann ta ’vultaġġ f’dB = 1 + R2 / R1Af = passband gainfc = frekwenza ta’ qtugħ f’Hzf = frekwenza operattiva f’Hz Meta f <fc (frekwenzi baxxi) , imbagħad Vout / Vin <AfMeta f = fc (bi frekwenza cut-off), allura Vout / Vin = Af / 2 ^ ½ = 0.7071AfWhen f> fc (frekwenzi għoljin), allura Vout / Vin = Af l-Op-amp jiddetermina l-ogħla frekwenza tal-HPF, li għandha l-qligħ kostanti tal-banda Af. Il-kobor tal-qligħ tal-vultaġġ jingħata bħalaAv (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin ) Filtru Pass Għoli Attiv Jekk il-filtru RC pass għoli huwa mqabbad mal-element attiv bħal op-amp biex jippermetti l-frekwenzi għoljin u jirrifjuta l-frekwenzi baxxi, allura jissejjaħ HPF attiv. Ir-rispons tal-frekwenza u t-tibdil tal-fażi tal-HPF attiv huma l-istess bħall-RC HPF. L-iskop tal-filtru tal-passaġġ għoli attiv huwa li jikkontrolla l-qligħ tal-vultaġġ u jamplifika s-sinjal tal-ħruġ. Id-dijagramma taċ-ċirkwit tal-filtru tal-passaġġ għoli attiv għall-amplifikazzjoni tidher hawn taħt.HPF Attiv għall-Amplifikazzjoni Iċ-ċirkwit tal-RC HPF huwa mqabbad mal-op-amp li ma jdawwarx. Il-ħruġ u l-frekwenza tal-qtugħ tal-filtru passiv għoli tal-pass huma kkontrollati mill-op-amp. Fejn il-wisa 'tal-frekwenza u l-karatteristiċi tal-qligħ tal-op-amp jiddeterminaw il-frekwenza tal-qtugħ. Dan it-tip ta 'filtru jaġixxi bħala filtru tal-bandpass. L-op-amp iżid l-amplitudni tas-sinjal tal-ħruġ u l-qligħ tal-vultaġġ tal-ħruġ tal-passband jingħata bħala 1 + R2 / R1, li huwa l-istess bħall-filtru tal-pass baxx. Funzjoni tat-Trasferiment Ikkunsidra ċirkwit passiv RC HPF kif muri hawn fuq. Miċ-ċirkwit ta 'hawn fuq, Vo = vultaġġ tal-ħruġ fuq ir-resistor Vi = vultaġġ tal-input applikat fuq il-kapaċitatur Billi tieħu t-Trasformazzjoni Laplace kemm fin-naħa tal-input kif ukoll fil-ħruġ, H (s) = Vₒ (s) / Vᵢ (s) H (s) = R / (R + (1 / sC)) L-ekwazzjoni ta ’hawn fuq issir, H (s) = sCR / (1 + sCR) Billi tissostitwixxi s = jw fl-ekwazzjoni ta’ hawn fuq H (jω) = jωCR / (1 + jωCR) Imbagħad l-ekwazzjoni ssirIl-kobor tal-funzjoni tat-trasferiment tal-HPF huwa rappreżentat bħala | H (jω) | = ωCR / √ (1+ (ωCR) ^ 2) Jekk ω = 0, allura l-funzjoni tat-trasferiment tal-HPF = 0Jekk ω = 1 / CR, allura l-funzjoni tat-trasferiment tal-HPF = 0.707 Jekk ω = infinità, allura l-funzjoni tat-trasferiment tal-HPF = 1 Għalhekk il-karatteristiċi tal-funzjoni tat-trasferiment ta 'hawn fuq juru li l-filtru passiv tal-pass għoli RC jista' jippermetti l-frekwenzi għoljin mill-frekwenza tal-qtugħ sal-i nfinità. jiġifieri, ivarja minn 0 għal 1 jekk ω ivarja minn 0 sa l-infinità. Butterworth HPFIl-filtru tal-passaġġ għoli Butterworth huwa wieħed mit-tipi ta 'HPFs, li jipprovdi rispons ta' frekwenza ċatta fil-passband. Minħabba r-rispons tal-frekwenza ċatta tiegħu, mhux se jkun hemm ripples. Huwa magħruf ukoll bħala filtru ċatt-ċatt, użat f'diversi applikazzjonijiet fejn il-qligħ taċ-ċirku magħluq tal-passband huwa unità. Id-dijagramma taċ-ċirkwit u r-rispons tal-frekwenza tal-filtru tal-passaġġ għoli Butterworth tal-ewwel ordni huma murija hawn taħt. Dawn huma faċli ħafna, u sempliċi biex jiġu ddisinjati.Butterworth HPF Il-qligħ jiżdied bir-rata ta '+ 20dB / għaxar snin għall-ewwel ordni Butterworth HPF u filwaqt li għat-tieni ordni Butterworth HPF, ikun + 40dB / għaxar snin.Karatteristiċi ta ’Butterworth HPF Applikazzjonijiet L-applikazzjonijiet tal-filtri tal-passaġġ għoli huma Kelliema għall-amplifikazzjoni tas-sinjali Ipproċessar tal-immaġni Użati fl-amplifikazzjoni tal-kurrent DC u għall-akkoppjar AC Sistemi ta’ kontroll u sistemi tal-ipproċessar tal-awdjo. - definizzjoni, ċirkwit, Butterworth HPF, HPF li juża Op-amp, u l-applikazzjonijiet tiegħu. Hawnhekk hawn mistoqsija għalik, "X'inhuma l-vantaġġi u l-iżvantaġġi tal-Filtri ta 'Pass Għoli?"

Ħalli messaġġ 

Lista messaġġ