Co je filtr High Pass: Práce a jeho aplikace

Filtry jsou elektronické obvody, které umožňují určité frekvenční složky a zeslabují nežádoucí frekvenční složky vstupního signálu. Ty se nacházejí v různých elektronických aplikacích, které umožňují určitý rozsah frekvencí signálu. Filtry jsou v zásadě rozděleny do dvou typů podle typu součástí použitých při navrhování a provozu. Jsou to pasivní filtry a aktivní filtry. V závislosti na rozsahu frekvencí jsou filtry rozděleny do 4 typů. Jsou to nízkoprůchodové filtry, vysokoprůchodové filtry, pásmové filtry a pásmové filtry. Tento článek popisuje High Pass Filter, který lze použít jako aktivní i pasivní filtr. Co je to High Pass Filter? Filtr má schopnost povolit vysokofrekvenční složky signálu a zeslabuje všechny nízkofrekvenční složky signál, je známý jako High Pass Filter. Může povolit vysokofrekvenční složky větší než mezní frekvence a odmítá všechny ostatní nežádoucí frekvenční složky signálu. Tyto typy filtrů se nacházejí v různých RF obvodech a systémech zpracování signálu. V praxi tento filtr umožní nižší frekvence signálu, který je nižší než mezní frekvence. Obvod filtru s horním průchodem Tento obvod je stejný jako obvod s nízkým průchodem filtru, kromě toho, že odpor součásti a kondenzátor jsou zaměněny, jak je znázorněno na obrázku níže.Filtrační obvod High Pass Dva rezistory a kondenzátor pasivních prvků jsou zapojeny do série, aby byly frekvence vyšší než mezní frekvence signálu. Výstupní napětí signálu je získáno přes odpor přivedením vstupního napětí přes kondenzátor. Tento typ filtru spadá do okruhu vysokého průchodu filtru prvního řádu. HPF druhého řádu není nic jiného než kaskádování dvou RC vysokoprůchodových filtračních obvodů v sérii. Zvýšení zisku propustného pásma v HPF druhého řádu bude rychlostí +40 dB/dekádu. Pasivní RC HPC Pasivní RC vysokoprůchodový filtrační obvod může být navržen ve dvou kombinacích jako odpor a kondenzátor (pasivní RC HPF); odpor a induktor (pasivní RL HPF) na základě aplikace. Pasivní RC HPF se používá pro aplikace ve zvukových nebo nízkofrekvenčních rozsazích. Pasivní obvody RL HPF se používají pro aplikace na vysokofrekvenčních nebo vysokofrekvenčních rozsazích. Vysokopásmový filtrační obvod se také nazývá pasivní vysokofrekvenční filtr RC kvůli použití pasivních prvků, jako je odpor a kondenzátor. Hlavní výhodou je, že není třeba používat žádný externí napájecí zdroj ani žádné zesilovací komponenty. Pasivní RC HPF je jednoduchý RC HPF obvod, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku. Kondenzátor a odpor jsou zapojeny do série, kde je výstupní napětí vyvíjeno přes odpor. Vzhledem k reaktanci kondenzátoru filtr umožňuje pouze vysoké frekvence signálu většího než mezní frekvence a blokuje nižší frekvence signálu pod mezní frekvencí. Charakteristiky Tyto vysokofrekvenční filtrační charakteristiky jsou vysvětleny z hlediska frekvenční odezvy a fázového posunu výstupního signálu. Ideální charakteristiky Hlavní charakteristikou HPF je, že umožňuje všechny vysokofrekvenční složky větší než mezní frekvence a tlumí všechny nízké frekvence. signálu, které jsou nižší než mezní frekvence. Níže jsou uvedeny ideální charakteristiky HPF. Prostupové pásmo je označováno jako HPF umožňuje vyšší frekvence, které jsou větší než mezní frekvence. Tento filtr zeslabuje nízké frekvence, které se označují jako stopband.Ideální charakteristika High Pass filtru Frekvenční odezva Frekvence výstupního signálu je přímo úměrná zesílení. Jak se frekvence zvyšuje, zesílení se zvyšuje. Frekvenční odezva vysokofrekvenčního filtru RC závisí na reaktanci kondenzátoru. Kondenzátor produkuje požadované množství reaktance nebo vysoké reaktance k zeslabení nízkých frekvencí signálu, tj. Pod mezní frekvencí. Při nízké reaktanci kondenzátoru umožňuje vysokofrekvenční filtr RC vysokofrekvenční složky signálu, tj. Větší než mezní frekvence. Prakticky však vysokofrekvenční filtr RC umožňuje nízké frekvence pod mezní frekvencí. Zisk vysokofrekvenčního filtru RC se stává jednotou, když je reaktance nízká/nulová při vysokých frekvencích. To znamená, že výstupní napětí je stejné jako dané vstupní napětí. Aby bylo možné povolit vysoké frekvence a odmítnout nízké frekvence, kapacitní reaktance klesá se zvýšením frekvence, což má za následek zvýšení výstupního napětí a zesílení. Kapacitní reaktance je uvedena jako Xc = 1/2πfc Kde 'fc' = mezní frekvence v Hz'Xc '= kapacitní reaktance Charakteristiky frekvenční odezvy a fázového posunu vysokofrekvenčního filtru RC jsou uvedeny níže.Charakteristiky RC HPF Z obrázku můžeme pozorovat, že nízké frekvence jsou blokovány/odmítány a zvyšují výstupní napětí o +20 dB/dekádu, když je frekvence na mezní frekvenci a R = Xc. RC horní propust umožňuje vysoké frekvence (od mezní frekvence do nekonečna), když je výstupní napětí 0.7071 nebo 70.71% jeho vstupního napětí, tj. Na vstupních a výstupních úrovních -3 dB (výpočtem 20 log Vout/Vin). To znamená, že frekvenční odezva HPF je, že vysokofrekvenční signály jsou povoleny od mezní frekvence do nekonečna. Na mezní frekvenci je fázový posun vstupního a výstupního signálu stejný, tj. Při 45 °. Když je frekvence signálu větší než mezní frekvence, fázový úhel je nulový. To znamená, že výstupní signál je ve fázi vzhledem k vstupnímu signálu na vysokých frekvencích. Čas potřebný k nabití a vybití kondenzátoru je vyjádřen ve formě časové konstanty, označené 'τ'. Časová konstanta vysokofrekvenčního filtru RC je dána jakoτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RCT Mezní frekvence RC HPF je dána jako, fc = 1/2πRCTFázový posun RC HPF je dáno jako Φ = tan-1 (1/2πfRC) Kde 'fc' = mezní frekvence v Hz'f '= pracovní frekvence v Hz'R' = hodnota odporu v ohmech 'C' = hodnota kondenzátoru ve Faradech High Pass Filtr pomocí Op-Amp Filtr s vysokým průchodem pomocí operačního zesilovače se velmi snadno navrhuje a implementuje, protože používá omezený počet. elektronických součástek a odstraňuje hluk a hukot. Schéma zapojení horní propusti pomocí op-amp je uvedeno níže. Pasivní RC HPF je připojen k neinvertujícímu operačnímu zesilovači pro zesílení a řízení zesílení napětí.High Pass Filter using Op-Amp Výstup je omezen charakteristikou otevřené smyčky operačního zesilovače. Výstup RC HPF je aplikován na operační zesilovač pro zesílení a řízení zesílení napětí výstupního signálu. Zesílení napětí horní propusti pomocí Op-zesilovače je dáno jako Aᵥ = Vout/Vin = Af (f /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) Kde Av = zesílení napětí v dB = 1+R2/R1Af = zisk pasivního pásma fc = mezní frekvence v Hzf = provozní frekvence v Hz Když f <fc (nízké frekvence) , pak Vout/Vin <Af Když f = fc (při mezní frekvenci), pak Vout/Vin = Af/2 ^½ = 0.7071Af Když f> fc (vysoké frekvence), pak Vout/Vin = Af Šířka pásma uzavřené smyčky operační zesilovač určuje nejvyšší frekvenci HPF, která má konstantní zesílení propustného pásma Af. Velikost zesílení napětí je dána jako Av (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin ) Aktivní horní propust Pokud je vysokofrekvenční filtr RC připojen k aktivnímu prvku jako operační zesilovač, aby umožňoval vysoké frekvence a odmítal nízké frekvence, pak se nazývá aktivní HPF. Frekvenční odezva a fázový posun aktivního HPF jsou stejné jako RC HPF. Účelem aktivního horního filtru je řídit zesílení napětí a zesílit výstupní signál. Schéma zapojení aktivního horního filtru pro zesílení je uvedeno níže.Aktivní HPF pro zesílení Obvod RC HPF je připojen k neinvertujícímu operačnímu zesilovači. Výstup a mezní frekvence pasivního horního filtru jsou řízeny operačním zesilovačem. Kde šířka pásma a charakteristiky zisku operačního zesilovače určují mezní frekvenci. Tento typ filtru funguje jako pásmový filtr. Operační zesilovač zvyšuje amplitudu výstupního signálu a zesílení výstupního napětí propustného pásma je udáváno jako 1+R2/R1, což je stejné jako dolní propust. Funkce přenosu Pro odvození funkce přenosu filtru horní propusti budeme zvažte pasivní obvod RC HPF, jak je uvedeno výše. Z výše uvedeného obvodu Vo = výstupní napětí přes odpor Vi = vstupní napětí aplikované přes kondenzátor Vezmeme -li Laplaceovu transformaci na vstupní i výstupní straně, H (s) = Vₒ (s)/ Vᵢ (s) H (s) = R/(R+(1/sC)) Výše ​​uvedená rovnice se stává H (s) = sCR/(1+sCR) Nahrazením s = jw ve výše uvedené rovnici H (jω) = jωCR /(1+jωCR) Poté se rovnice staneVelikost přenosové funkce HPF je reprezentována jako | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) Pokud ω = 0, pak přenosová funkce HPF = 0If ω = 1/CR, pak přenosová funkce HPF = 0.707 Pokud ω = nekonečno, pak přenosová funkce HPF = 1 Z výše uvedených charakteristik přenosové funkce tedy vyplývá, že pasivní vysokofrekvenční filtr RC může umožnit vysoké frekvence od mezní frekvence do i nfinity. tj. kolísá od 0 do 1, pokud ω se mění od 0 do nekonečna. Butterworthský vysokofrekvenční filtr Butterworthův horní propust je jedním z typů HPF, který poskytuje v kmitočtovém pásmu plochou frekvenční odezvu. Díky své ploché frekvenční odezvě nedojde k žádnému zvlnění. Je také známý jako plochý plochý filtr, který se používá v různých aplikacích, kde zisk uzavřené smyčky propustného pásma je jednota. Schéma zapojení a frekvenční odezva Butterworthova horního propusti prvního řádu jsou uvedeny níže. Jsou velmi snadné a snadno se navrhují.Butterworth HPF Zisk se zvyšuje rychlostí +20 dB/dekádu u Butterworth HPF prvního řádu a zatímco u Butterworth HPF druhého řádu bude +40 dB/dekádu.Vlastnosti Butterworth HPF Aplikace Aplikace vysokofrekvenčních filtrů jsou Reproduktory pro zesílení signálů Zpracování obrazu Používá se při zesilování stejnosměrného proudu a pro AC spojku Řídicí systémy a systémy pro zpracování zvuku DSL rozbočovače v telefonech RF aplikace Jedná se tedy o přehled horního propusti (aktivní i pasivní typ) - definice, obvod, Butterworth HPF, HPF pomocí operačního zesilovače a jeho aplikace. Zde je otázka na vás: „Jaké jsou výhody a nevýhody filtrů High Pass?“

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv