A visokoprepustni filter je elektronski filter, ki omogoča signale z višjo frekvenco od določene mejne frekvence in oslabi signale za nižje frekvence od te mejne frekvence. Ta filter je inverzen nizkoprepustnemu filtru in je znan tudi kot HPF, nizkofrekvenčni filter ali nizkofrekvenčni filter. Kombinacija nizkoprepustni filter visokoprepustni filter pa je znan kot pasovni filter, ki omogoča samo frekvence v določenem območju. Obstajajo različne vrste visokoprepustnih filtrov, ki temeljijo na zasnovi vezja, kot tudi komponente, ki se uporabljajo za oblikovanje filtra, kot je; aktivni visokoprepustni filter, pasivni HPF, RC HPF, HPF prvega reda, HPF drugega reda, Butterworth visokoprepustni filtri Chebyshev in Bessel. Ta članek na kratko razlaga pasivni visokofrekvenčni filter, njegovo vezje, delovanje, vrste in aplikacije.
Kaj je pasivni visokoprepustni filter?
Vrsta elektronskega filtra, ki se uporablja za prepustnost visokofrekvenčnih signalov, medtem ko blokira nizkofrekvenčne signale, je znana kot pasivni visokofrekvenčni filter. Ta filter je znan tudi kot pasivni filter, ker za delovanje ne potrebuje zunanjega vira energije in je odvisen izključno od energije vhodnega signala.
Ta filter je zasnovan s pasivnimi komponentami, kot so; upori, induktorji in kondenzatorji. Te vrednosti komponent preprosto določajo mejno frekvenco filtra, kjer je ta frekvenca pod signali, ki so blokirani ali oslabljeni.
Vezje pasivnega visokoprepustnega filtra
Spodaj je prikazano konstrukcijsko vezje pasivnega visokoprepustnega filtra, ki uporablja upor in kondenzator. To vezje je podobno pasivnemu LPF, vendar sta upor in kondenzator znotraj vezja preprosto zamenjana. Kondenzator v vezju pasivnega visokoprepustnega filtra je preprosto zaporedno povezan z uporom. Na splošno, ko je vhodni signal zagotovljen zaporedni kombinaciji nepolariziranega kondenzatorja in upora, je filtrirani izhod na voljo ali potegnjen čez upor.
Ta filter preprosto dovoljuje višje frekvence in blokira signale nižjih frekvenc. Vrednost mejne frekvence je v glavnem odvisna od vrednosti komponent, izbranih za zasnovo vezja. Ti filtri imajo več aplikacij v visokofrekvenčnem območju 10 MHz. Zaradi izmenjave komponent znotraj tega vezja se bodo odzivi dobavljenega kondenzatorja spremenili in so ravno nasprotni odzivu nizkopasovnega filtra.
Kondenzator v tem vezju pri nizkih frekvencah deluje kot odprto vezje in pri višjih frekvencah; deluje kot kratek stik. V tem vezju kondenzator blokira nižje frekvence, ki vstopajo v kondenzator zaradi kapacitivne reaktanse kondenzatorja.
Kondenzator nasprotuje določeni količini toka v tem vezju, da se veže v območju kapacitivnosti kondenzatorja. Torej kondenzator po mejni frekvenci dovoljuje vse frekvence zaradi vrednosti zmanjšanja kapacitivnega reaktanca. Tako to vezje filtra prenese celoten vhodni signal na izhod, kadar koli je frekvenca vhodnega signala višja v primerjavi z mejno frekvenco 'fc'.
Vrednost reaktanse se poveča pri nižjih frekvencah, takrat se poveča sposobnost upora pretoku toka skozi kondenzator. Frekvenčni pas pod mejno frekvenco se imenuje 'zaustavni pas', frekvenčni pas za mejno frekvenco pa 'prepustni pas'.
Mejna frekvenca
Spodaj je prikazana formula za mejno frekvenco za pasivni visokofrekvenčni filter. Ta formula je podobna nizkopasovnemu filtru.
Fc = 1 / 2πRC
Kjer je 'R'. odpornost & 'C' je kapacitivnost.
Fazni kot pasivnega visokoprepustnega filtra
Fazni kot pasivnega HPF je označen s φ (Phi), ki bo na izhodu +45 od i/p signala pri -3dB (ali) mejni frekvenci.
Glede na frekvenčni odziv filtra prepušča vse signale preko mejne frekvence do neskončnosti. Formula za fazni zamik ni podobna nizkopasovnemu filtru, ker bo v tem filtru faza postala negativna, čeprav je pri HPF pozitiven fazni zamik, zato je formula za fazni kot;
Fazni premik (φ) = arctan (1/2πfRC)
Časovna konstanta
Kondenzator v vezju dobi učinek polnjenja in praznjenja iz frekvenc vhodnega signala, ki je znan kot časovna konstanta, ki je označena s τ (Tau). Časovna konstanta je povezana tudi z mejno frekvenco.
τ = RC = 1 / 2πfc
Včasih, ko imamo vrednost časovne konstante, moramo poznati mejno frekvenco, tako da lahko s spremembo formule dobimo spodnjo enačbo.
fc = 1 / 2πRC
Vemo, da je τ = RC
Tako bo zgornja enačba postala fc = 1 / 2πτ.
Primer
Spodaj je prikazano aktivno vezje visokoprepustnega filtra z uporom 330k in kondenzatorjem 100pF. Izračunajte mejno frekvenco.
Formula za izračun mejne frekvence je prikazana spodaj.
Mejna frekvenca fc = 1/2πfC
Vemo, da vrednosti upora 330k in kondenzatorja 100pF nadomestite te vrednosti v zgornji enačbi.
Mejna frekvenca fc = 1/2 x 3,14 x 330000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (ali) 4,825Khz.
Prenosna funkcija pasivnega visokoprepustnega filtra
Prenosna funkcija pojasnjuje glavno razmerje med vhodnimi in izhodnimi signali pasivnega visokoprepustnega filtra. Tako je prenosna funkcija izračuna pasivnega HPF obravnavana spodaj.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = JE
pet/pet
IR/I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)
Vzemite RC = 1/ωC
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Zgornja enačba je prenosna funkcija pasivnega visokoprepustnega filtra. Torej je moč napetosti pri vsaki vrednosti 'ω' filtra mogoče izmeriti z zgornjo enačbo.
Vrste pasivnih visokoprepustnih filtrov
Obstajata dve vrsti pasivnih visokoprepustnih filtrov; pasivni HPF prvega reda in pasivni HPF drugega reda, ki sta obravnavana spodaj.
Pasivni HPF prvega reda
Vezje pasivnega visokoprepustnega filtra prvega reda je prikazano spodaj. To vezje je mogoče oblikovati samo z eno reaktivno komponento z uporom. To vezje filtra blokira nizkofrekvenčne signale, dovoljuje pa visokofrekvenčne signale nad nastavljeno vrednostjo. To vezje uporablja pasivne komponente in ne potrebuje zunanjega vira napajanja. Kadarkoli je vhodni signal zagotovljen tej seriji kombinacije kondenzatorja in upora, bo filtriran izhod dosežen preko upora.
Formula mejne frekvence za pasivni HPS prvega reda je enaka kot za pasivni nizkopasovni filter, ki je prikazan spodaj.
fc = 1 / 2πRC
Pasivni HPF drugega reda
Vezje pasivnega visokoprepustnega filtra drugega reda je prikazano spodaj. To vezje filtra je zasnovano s kaskadnim povezovanjem dveh HPF-jev prvega reda. To vezje uporablja dve reaktivni komponenti kondenzatorji in dva upora, zaradi česar je filtrsko vezje drugega reda. Tako je zmogljivost dvostopenjskega filtra enakovredna enostopenjskemu filtru, čeprav je naklon tega filtra mogoče doseči pri -40 dB/dekado zaradi variacije znotraj mejne frekvence.
Ta filter je zelo učinkovit v primerjavi z enostopenjskim filtrom, ker vključuje dve skladiščni točki. Torej je mejna frekvenca za dvostopenjski filter v glavnem odvisna od dveh kondenzatorjev in dveh upori vrednosti, ki so podane kot;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Aplikacije
The uporabe pasivnih visokoprepustnih filtrov vključujejo naslednje.
- Pasivni visokofrekvenčni filter je filter, ki blokira nizke frekvence, vendar prepusti visoko frekvenco nad vnaprej določeno vrednostjo.
- Pasivni visokoprepustni filtri se uporabljajo v izenačevalnikih in zvočnih sprejemnikih.
- Uporabljajo se v sistemih za nadzor glasbe in frekvenčna modulacija .
- Uporabljajo se v funkcijskih generatorjih, generatorjih impulzov, generatorjih od rampe do koraka, CRO, CRT itd.
- Ti filtri se običajno uporabljajo pri obdelavi zvoka za odstranjevanje nizkofrekvenčnega šuma v zvočnih ojačevalnikih, kjer koli so potrebne najvišje frekvence.
- Ti filtri se pogosto uporabljajo v HPF-jih za izboljšanje robov in drugih visokofrekvenčnih komponent v digitalnih slikah.
- Uporabljajo se v različnih industrijskih in tudi znanstvenih aplikacijah, kot so; seizmične analize in radarskih sistemov ter na biomedicinskem področju za razumevanje EKG.
- Te vrste filtrov so ključna orodja v elektroniki in obdelavi signalov, ki omogočajo visokofrekvenčnim signalom, da omogočajo in blokirajo nizkofrekvenčne signale.
To je torej pregled pasiva visokofrekvenčni filter, vezja, delovanje , vrste in njegove aplikacije. Filtrirno vezje je zasnovano samo s pasivnimi komponentami, kot so; upor in kondenzator. Ti filtri ne potrebujejo zunanjega vira, zato nimajo ojačanja, kar pomeni, da je amplituda izhodnega signala vedno enakovredna ali nižja od amplitude vhodnega signala. Te zasnove filtrov so izjemno preproste, komponente, ki se uporabljajo za izdelavo teh filtrov, pa so tudi zelo poceni. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je pasivni nizkoprepustni filter?
