Hva er High Pass Filter: Working & Its Applications

Filtre er de elektroniske kretsene som tillater bestemte frekvenskomponenter og demper de uønskede frekvenskomponentene til et inngangssignal. Disse finnes i forskjellige elektroniske applikasjoner for å tillate et bestemt frekvensområde for et signal. I utgangspunktet er filtre delt inn i to typer basert på typen komponenter som brukes i design og drift. De er passive filtre og aktive filtre. Avhengig av frekvensområdet, er filtre kategorisert i 4 typer. De er lavpasfiltre, høypasfiltre, båndpassfiltre og båndstoppfiltre. Denne artikkelen beskriver High Pass Filter, som kan brukes som både aktivt filter og passivt filter. Hva er et High Pass Filter? Filteret har en evne til å tillate høyfrekvente komponenter i et signal og demper alle lavfrekvente komponenter i et signal, er kjent som High Pass Filter. Det kan tillate høyfrekvente komponenter som er større enn avbruddsfrekvensen og avviser alle andre uønskede frekvenskomponenter i et signal. Denne typen filtre finnes i forskjellige RF -kretser og signalbehandlingssystemer. I praksis tillater dette filteret lavere frekvenser for et signal, som er lavere enn cut-off frekvensen. Høypassfilterkrets Denne kretsen er den samme som for en lavpassfilterkrets, bortsett fra at komponentmotstanden og kondensatoren byttes ut som vist i figuren nedenfor.High Pass Filter CircuitTo passive elementer motstand og kondensator er koblet i seriekombinasjon for å tillate frekvensene høyere enn cut-off frekvensen til et signal. Utgangsspenningen til et signal oppnås over motstanden ved å påføre inngangsspenning over kondensatoren. Denne typen filter kommer under første ordens høypassfilterkrets. Den andre ordens HPF er ikke annet enn en kaskadering av to RC-høypassfilterkretser i serie. Økningen i forsterkning av passbåndet i andreordens HPF vil være med en hastighet på +40dB/tiår. Passiv RC HPC Den passive RC høypassfilterkretsen kan utformes i to kombinasjoner som motstand og kondensator (passiv RC HPF); motstand og induktor (passiv RL HPF) basert på applikasjonen. Den passive RC HPF brukes til applikasjoner på lyd- eller lavfrekvente områder. De passive RL HPF-kretsene brukes til applikasjoner på RF- eller høyfrekvente områder. Høypassfilterkretsen kalles også et passivt RC høypassfilter på grunn av bruk av passive elementer som en motstand og en kondensator. Den største fordelen er at det ikke er nødvendig å bruke ekstern strømforsyning eller forsterkningskomponenter. Den passive RC HPF er en enkel RC HPF -krets som vist i figuren ovenfor. Kondensatoren og motstanden er koblet i serie hvor utgangsspenningen utvikles over motstanden. På grunn av kondensatorens reaktans tillater filteret bare høye frekvenser for et signal som er større enn cut-off-frekvensen og blokkerer de lavere frekvensene til et signal under cut-off-frekvensen. Egenskaper Disse høypassfilteregenskapene forklares med frekvensrespons og faseforskyvning av et utgangssignal. Ideelle egenskaper Hovedkarakteristikken til en HPF er at den tillater alle høyfrekvente komponenter større enn cut-off-frekvensen og demper alle de lave frekvensene av et signal, som er lavere enn avbruddsfrekvensen. De ideelle egenskapene til en HPF er vist nedenfor. Passbåndet omtales som HPF tillater høyere frekvenser som er større enn cut-off frekvens. Dette filteret demper de lave frekvensene, som kalles stoppbåndet.Ideelle kjennetegn ved høypassfilter Frekvensrespons Frekvensen til et utgangssignal er direkte proporsjonal med forsterkningen. Etter hvert som frekvensen øker, øker gevinsten. Frekvensresponsen til et RC-høypassfilter avhenger av reaktansen til en kondensator. Kondensatoren produserer den nødvendige mengden reaktans eller høy reaktans for å dempe de lave frekvensene til et signal, dvs. under cut-off-frekvensen. Ved lav reaktans av kondensatoren tillater RC høypassfilter høyfrekvente komponenter i et signal, dvs. større enn avbruddsfrekvensen. Men praktisk talt tillater RC-høypassfilteret de lave frekvensene under grensefrekvensen. Gevinsten til RC -høypassfilteret blir enhet når reaktansen er lav/null ved høye frekvenser. Det vil si at utgangsspenningen er den samme som den angitte inngangsspenningen. For å tillate høye frekvenser og avvise lave frekvenser, reduseres den kapasitive reaktansen med en økning i frekvens, noe som resulterer i økninger i utgangsspenning og forsterkning. Den kapasitive reaktansen er gitt som, Xc = 1/2πfc Hvor 'fc' = avbruddsfrekvens i Hz'Xc '= kapasitiv reaktans Frekvensresponsen og faseforskyvningsegenskapene til et RC høypassfilter er vist nedenfor.RC HPF-egenskaper Fra figuren kan vi observere at de lave frekvensene er blokkert/avvist og øker utgangsspenningen med +20dB/tiår når frekvensen er ved cut-off frekvensen og R = Xc. RC -høypassfilteret tillater høye frekvenser (fra grensefrekvens til uendelig) når utgangsspenningen er 0.7071 eller 70.71% av inngangsspenningen, dvs. ved -3dB inngangs- og utgangsnivåer (ved å beregne 20 log Vout/Vin). Det betyr at frekvensresponsen til en HPF er, høyfrekvente signaler tillates fra cut-off frekvens til uendelig. Ved cut-off frekvensen er faseforskyvningen av inngangssignalet og utgangssignalet det samme, dvs. ved 45 °. Når frekvensen til et signal er større enn grensefrekvensen, er fasevinkelen null. Det betyr at utgangssignalet er i fase i forhold til inngangssignalet ved høye frekvenser. Tiden det tar å lade og utlade en kondensator uttrykkes i form av tidskonstanten, betegnet med 'τ'. Tidskonstanten til et RC høypassfilter er gitt asτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RC Cut-off frekvensen for en RC HPF er gitt som, fc = 1/2πRC Faseforskyvningen til en RC HPF er gitt somΦ = tan-1 (1/2πfRC) Hvor 'fc' = cut-off frekvens i Hz'f '= driftsfrekvens i Hz'R' = verdi av motstand i ohms'C '= verdi av kondensatoren i FaradsHigh Pass Filter med Op-Amp Høypassfilteret med op-amp er veldig enkelt å designe og implementere fordi det bruker begrenset antall. elektroniske komponenter og fjerner støy og brum. Kretsdiagrammet til høypassfilteret ved bruk av op-amp er vist nedenfor. Den passive RC HPF er koblet til den ikke-inverterende op-amp for forsterkning og spenningsforsterkningskontroll.Høypassfilter ved bruk av Op-Amp Utgangen er begrenset av åpen-loop-egenskapene til op-amp. Utgangen fra RC HPF tilføres en op-amp for forsterkning og kontroll av spenningsforsterkningen til utgangssignalet Spenningsforsterkningen til høypassfilteret ved bruk av Op-amp er gitt som Aᵥ = Vout/Vin = Af (f /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) Hvor Av = spenningsøkning i dB = 1+R2/R1Af = passband gainfc = cut-off frekvens i Hzf = driftsfrekvens i Hz Når f <fc (lave frekvenser) , deretter Vout/Vin <AfWhen f = fc (ved cut-off frekvens), deretter Vout/Vin = Af/2 ^½ = 0.7071AfWhen f> fc (høye frekvenser), deretter Vout/Vin = AfThe closed-loop bandwidth of Op-amp bestemmer den høyeste frekvensen av HPF, som har konstant passbåndforsterkning Af. størrelsen på spenningsforsterkningen er gitt som Av (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin ) Aktiv høypassfilter Hvis RC-høypassfilteret er koblet til det aktive elementet som op-amp for å tillate høye frekvenser og avviser de lave frekvensene, så kalles det en aktiv HPF. Frekvensresponsen og faseskiftet til den aktive HPF er den samme som RC HPF. Formålet med det aktive høypassfilteret er å kontrollere spenningsforsterkningen og forsterke utgangssignalet. Kretsdiagrammet til det aktive høypassfilteret for forsterkning er vist nedenfor.Aktiv HPF for forsterkning RC HPF-kretsen er koblet til den ikke-inverterende op-amp. Utgangen og cut-off frekvensen til det passive høypassfilteret styres av op-amp. Hvor båndbredden og forsterkningsegenskapene til op-amp bestemmer avskjæringsfrekvensen. Denne typen filter fungerer som et båndpassfilter. Op-amp øker amplituden til utgangssignalet og utgangsspenningsforsterkningen til passbåndet er gitt 1+R2/R1, som er det samme som lavpasfilteret. vurdere en passiv RC HPF -krets som vist ovenfor. Fra kretsen ovenfor er Vo = utgangsspenning over motstanden Vi = inngangsspenning påført over kondensatoren Ved å ta Laplace -transformasjonen på både inngangs- og utgangssiden, H (s) = Vₒ (s)/ Vᵢ (s) H (s) = R/(R+(1/sC)) Likningen ovenfor blir, H (s) = sCR/(1+sCR) Ved å erstatte s = jw i ligningen ovenfor H (jω) = jωCR /(1+jωCR) Så blir ligningen Størrelsen på HPF -overføringsfunksjonen er representert som | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) Hvis ω = 0, så er HPF -overføringsfunksjonen = 0If ω = 1/CR, deretter HPF -overføringsfunksjonen = 0.707 Hvis ω = uendelig, så viser HPF -overføringsfunksjonen = 1Følgelig viser overføringsfunksjonens egenskaper at det passive RC -høypassfilteret kan tillate høye frekvenser fra avbruddsfrekvens til i nfinity. dvs. varierer fra 0 til 1 hvis ω varierer fra 0 til uendelig. Butterworth HPF Butterworth høypassfilter er en av typene HPF -er som gir flat frekvensrespons i passbåndet. På grunn av den flate frekvensresponsen vil det ikke være noen krusninger. Det er også kjent som et flat-flat filter, brukt i forskjellige applikasjoner der den lukkede forsterkningen til passbåndet er enhet. Kretsdiagrammet og frekvensresponsen til førsteordens Butterworth høypassfilter er vist nedenfor. Disse er veldig enkle og enkle å designe.Butterworth HPF Gevinsten øker med en hastighet på +20dB/tiår for den første orden Butterworth HPF, og for andreordens Butterworth HPF vil den være +40dB/tiår.Butterworth HPF -egenskaper Applikasjoner Applikasjonene til høypassfiltre er Høyttalere for å forsterke signaler Bildebehandling Brukes til å forsterke likestrøm og til vekselstrømskobling Kontrollsystemer og lydbehandlingssystemer. DSL -delere i telefoner RF -applikasjoner Så handler dette altså om en oversikt over høypassfilter (både aktiv og passiv type) - definisjon, krets, Butterworth HPF, HPF som bruker Op-amp, og dens applikasjoner. Her er et spørsmål til deg, "Hva er fordelene og ulempene med High Pass -filtre?"

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste