A aukšto dažnio filtras yra elektroninis filtras, leidžiantis perduoti signalus, kurių dažnis yra didesnis nei tam tikras ribinis dažnis, ir slopina signalus žemesniais nei tas ribinis dažnis. Šis filtras yra atvirkštinis žemųjų dažnių filtrui ir taip pat žinomas kaip HPF, žemųjų dažnių filtras arba žemo dažnio filtras. Derinys iš žemo dažnio filtras ir aukšto dažnio filtras yra žinomas kaip juostos pralaidumo filtras, leidžiantis tik tam tikro diapazono dažnius. Yra įvairių tipų aukštųjų dažnių filtrai, pagrįsti grandinės konstrukcija, taip pat komponentai, naudojami kuriant panašius filtrus; aktyvus aukšto dažnio filtras, pasyvus HPF, RC HPF, pirmos eilės HPF, antros eilės HPF, Butterworthas , Čebyševo ir Beselio aukšto dažnio filtrai. Šiame straipsnyje trumpai paaiškinamas pasyvus aukšto dažnio filtras, jo grandinė, veikimas, tipai ir programos.
Kas yra pasyvus aukšto dažnio filtras?
Tam tikras elektroninio filtro tipas, naudojamas aukšto dažnio signalams leisti tik praeiti, o žemo dažnio signalus blokuoti, yra žinomas kaip pasyvus aukšto dažnio filtras. Šis filtras taip pat žinomas kaip pasyvus filtras, nes jo veikimui nereikia išorinio maitinimo šaltinio, be to, jis priklauso tik nuo gaunamo signalo energijos.
Šis filtras sukurtas naudojant pasyvius komponentus, tokius kaip; rezistoriai, induktoriai ir kondensatoriai. Šios komponentų reikšmės paprasčiausiai apsprendžia filtro ribinį dažnį, kai šis dažnis yra mažesnis už blokuojamus arba susilpnėjusius signalus.
Pasyviojo aukšto dažnio filtro grandinė
Žemiau parodyta pasyviojo aukšto dažnio filtro konstrukcijos grandinė, kurioje naudojamas rezistorius ir kondensatorius. Ši grandinė yra panaši į pasyvųjį LPF, tačiau rezistorius ir kondensatorius grandinėje tiesiog sukeičiami. Kondensatorius pasyvioje aukšto dažnio filtro grandinėje yra tiesiog nuosekliai sujungtas rezistoriumi. Paprastai, kai įvesties signalas tiekiamas nuosekliai nepoliarizuoto kondensatoriaus ir rezistoriaus deriniui, filtruojama išvestis yra prieinama arba nukreipiama per rezistorių.
Šis filtras tiesiog leidžia aukštesnius dažnius ir blokuoja žemesnio dažnio signalus. Ribinio dažnio vertė daugiausia priklauso nuo komponentų verčių, pasirinktų grandinės konstrukcijai. Šie filtrai turi keletą programų 10 MHz aukštų dažnių diapazone. Dėl komponentų mainų šioje grandinėje pasikeis tiekiamo kondensatoriaus atsakas, kuris bus tiksliai priešingas žemųjų dažnių filtro atsakui.
Kondensatorius šioje grandinėje esant žemiems dažniams veikia kaip atvira grandinė ir esant aukštesniems dažniams; tai veikia kaip trumpasis jungimas. Šioje grandinėje kondensatorius blokuoja žemesnius dažnius, kurie patenka į kondensatorių dėl kondensatoriaus talpinės reaktyvumo.
Kondensatorius prieštarauja tam tikram srovės kiekiui šioje grandinėje, kad jis susijungtų kondensatoriaus talpos diapazone. Taigi kondensatorius po ribinio dažnio leidžia visus dažnius dėl talpinės reaktyvumo mažinimo vertės. Taigi ši filtro grandinė perduoda visą įvesties signalą į išvestį, kai įvesties signalo dažnis yra didesnis, palyginti su ribiniu dažniu „fc“.
Reaktyvumo vertė didėja esant žemesniems dažniams, tada padidėja gebėjimas atsispirti srovės srautui visame kondensatoriuje. Dažnių juosta po ribiniu dažniu vadinama „stop juosta“, o dažnių juosta po ribinio dažnio vadinama „praleidimo juosta“.
Atjungimo dažnis
Pasyviojo aukšto dažnio filtro ribinio dažnio formulė parodyta žemiau. Ši formulė panaši į žemųjų dažnių filtrą.
Fc = 1/2πRC
Kur yra „R“. pasipriešinimas & 'C' yra talpa.
Pasyviojo aukšto dažnio filtro fazės kampas
Pasyvaus HPF fazės kampas žymimas φ (Phi), kuris išėjime bus +45, kai i/p signalas yra -3dB (arba) Ribinis dažnis.
Pagal filtro dažnio atsaką, jis perduoda visus signalus per ribinį dažnį iki begalybės. Fazių poslinkio formulė nėra panaši į žemo dažnio filtrą, nes šiame filtre fazė taps neigiama, nors HPF tai yra teigiamas fazės poslinkis, taigi fazės kampo formulė yra;
Fazės poslinkis (φ) = arctan (1/2πfRC)
Laiko konstanta
Kondensatorius grandinėje gauna įkrovimo ir iškrovimo efektą iš įvesties signalo dažnių, žinomų kaip laiko konstanta, kuri žymima τ (Tau). Laiko konstanta taip pat yra susijusi su ribiniu dažniu.
τ = RC = 1 / 2πfc
Kartais, kai turime laiko konstantos reikšmę, turime žinoti ribinį dažnį, todėl pakeitę formulę galime gauti žemiau pateiktą lygtį.
fc = 1/2πRC
Žinome, kad τ = RC
Taigi aukščiau pateikta lygtis taps fc = 1 / 2πτ.
Pavyzdys
Žemiau parodyta aktyvi aukšto dažnio filtro grandinė, naudojanti 330k rezistorių ir 100pF kondensatorių. Apskaičiuokite ribinį dažnį.
Formulė ribiniam dažniui apskaičiuoti parodyta žemiau.
Atjungimo dažnis fc = 1/2πfC
Žinome, kad 330k rezistoriaus ir 100pF kondensatoriaus vertės pakeičia šias reikšmes aukščiau pateiktoje lygtyje.
Atjungimo dažnis fc = 1/2 x 3,14 x 330 000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (arba) 4,825Khz.
Pasyviojo aukšto dažnio filtro perdavimo funkcija
Perdavimo funkcija paaiškina pagrindinį ryšį tarp pasyvaus aukšto dažnio filtro įvesties ir išvesties signalų. Taigi pasyvaus HPF skaičiavimo perdavimo funkcija aptariama toliau.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = IS
Penk/Penk
IR/I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)
Paimkite RC = 1/ωC
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Aukščiau pateikta lygtis yra pasyvi aukšto dažnio filtro perdavimo funkcija. Taigi, įtampos padidėjimą kiekvienai filtro „ω“ vertei galima išmatuoti naudojant aukščiau pateiktą lygtį.
Pasyviųjų aukšto dažnio filtrų tipai
Yra dviejų tipų pasyvieji aukšto dažnio filtrai; pirmos eilės pasyvus HPF ir antros eilės pasyvus HPF, kurie aptariami toliau.
Pirmos eilės pasyvus HPF
Pirmos eilės pasyviojo aukšto dažnio filtro grandinė parodyta žemiau. Ši grandinė gali būti suprojektuota tik su vienu reaktyviu komponentu su rezistoriumi. Ši filtro grandinė blokuoja žemo dažnio signalus, bet leidžia aukšto dažnio signalus, viršijančius nustatytą vertę. Ši grandinė naudoja pasyvius komponentus ir jai nereikia jokio išorinio maitinimo šaltinio. Kai įvesties signalas pateikiamas šiam kondensatoriaus ir rezistoriaus deriniui, filtruota išvestis bus gaunama per rezistorių.
Pirmosios eilės pasyviojo HPS ribinio dažnio formulė yra tokia pati kaip pasyvaus žemo dažnio filtro, kuris parodytas žemiau.
fc = 1/2πRC
Antros eilės pasyvus HPF
Antros eilės pasyviojo aukšto dažnio filtro grandinė parodyta žemiau. Ši filtro grandinė sukurta kaskaduojant du pirmos eilės HPF. Šioje grandinėje naudojami du reaktyvūs komponentai kondensatoriai ir du rezistoriai, dėl kurių filtro grandinė yra antros eilės. Taigi šis dviejų pakopų filtro veikimas prilygsta vienos pakopos filtrui, nors šio filtro nuolydis gali būti -40 dB per dešimtmetį dėl ribinio dažnio kitimo.
Šis filtras yra labai efektyvus, palyginti su vienpakopiu filtru, nes jame yra du saugojimo taškai. Taigi, dviejų pakopų filtro ribinis dažnis daugiausia priklauso nuo dviejų ir dviejų kondensatorių rezistoriai reikšmės, kurios pateikiamos kaip;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Programos
The pasyviųjų aukšto dažnio filtrų pritaikymas įtraukti toliau nurodytus dalykus.
- Pasyvusis aukšto dažnio filtras yra filtras, kuris blokuoja žemus dažnius, bet praleidžia aukštą dažnį virš iš anksto nustatytos vertės.
- Pasyvūs aukšto dažnio filtrai naudojami ekvalaizeriuose ir garso imtuvuose.
- Jie naudojami muzikos valdymo sistemose ir dažnio moduliacija .
- Jie naudojami funkcijų generatoriuose, impulsų generatoriuose, nuo perėjimo iki žingsnio generatoriuose, CRO, CRT ir kt.
- Šie filtrai paprastai naudojami garso apdorojimui, kad būtų pašalintas žemo dažnio triukšmas garso stiprintuvuose, kur reikia didžiausių dažnių.
- Šie filtrai dažnai naudojami HPF, siekiant pagerinti skaitmeninių vaizdų kraštus ir kitus aukštesnio dažnio komponentus.
- Jie naudojami įvairiose pramonės ir mokslo srityse, pavyzdžiui; seisminė analizė ir radarų sistemos bei biomedicinos srityje, kad suprastų EKG.
- Šio tipo filtrai yra labai svarbūs elektronikos ir signalų apdorojimo įrankiai, leidžiantys aukšto dažnio signalams leisti ir blokuoti žemo dažnio signalus.
Taigi, tai yra pasyvaus apžvalga aukšto dažnio filtras, grandinės, veikiantis , tipai ir jų pritaikymai. Filtro grandinė sukurta tik iš pasyvių komponentų, tokių kaip; rezistorius ir kondensatorius. Šiems filtrams nereikia jokio išorinio šaltinio, todėl jie neturi stiprinimo, o tai reiškia, kad išėjimo signalo amplitudė visada yra lygi arba mažesnė už įvesties signalo amplitudę. Šios filtrų konstrukcijos yra labai paprastos, o komponentai, naudojami šiems filtrams gaminti, taip pat yra labai pigūs. Štai jums klausimas, kas yra pasyvus žemo dažnio filtras?
