EN høypassfilter er et elektronisk filter som tillater signaler med en høyere frekvens enn en viss grensefrekvens og demper signaler med lavere frekvenser enn den grensefrekvensen. Dette filteret er inverst til lavpassfilteret og er også kjent som HPF, bass-cut-filter eller low-cut-filter. Kombinasjonen av lavpassfilter og høypassfilter er kjent som båndpassfilter som bare tillater frekvenser i et spesifikt område. Det finnes forskjellige typer høypassfiltre basert på utformingen av kretsen, samt komponenter som brukes til å designe et filter som; aktivt høypassfilter, passiv HPF, RC HPF, førsteordens HPF, andreordens HPF, Butterworth , Chebyshev og Bessel høypassfiltre. Denne artikkelen forklarer kort et passivt høypassfilter, dets krets, virkemåte, typer og applikasjoner.
Hva er et passivt høypassfilter?
En type elektronisk filter som brukes til å la høyfrekvente signaler bare passere gjennom mens de blokkerer lavfrekvente signaler, er kjent som et passivt høypassfilter. Dette filteret er også kjent som et passivt filter fordi det ikke trenger en ekstern strømkilde for drift, og det avhenger også utelukkende av den innkommende signalenergien.
Dette filteret er designet med passive komponenter som; motstander, induktorer og kondensatorer. Disse komponentverdiene bestemmer ganske enkelt filterets grensefrekvens, der denne frekvensen er under signalene som er blokkert eller dempet.
Passiv høypassfilterkrets
Den passive høypassfilterdesignkretsen er vist nedenfor som bruker en motstand og en kondensator. Denne kretsen ligner på den passive LPF, men motstanden og kondensatoren er ganske enkelt byttet ut i kretsen. Kondensatoren i en passiv høypassfilterkrets kobles ganske enkelt i serie av motstanden. Vanligvis når et inngangssignal leveres til seriekombinasjonen av en ikke-polarisert kondensator og motstand, er den filtrerte utgangen tilgjengelig eller trukket over motstanden.
Dette filteret tillater ganske enkelt de høyere frekvensene og blokkerer de lavere frekvenssignalene. Grensefrekvensverdien avhenger hovedsakelig av verdiene til komponenter valgt for utformingen av kretsen. Disse filtrene har flere bruksområder i et 10 MHz høyfrekvensområde. På grunn av at komponentene utveksles i denne kretsen, vil responsene fra den leverte kondensatoren endres som er motsatte av lavpassfilterresponsen.
Kondensatoren i denne kretsen ved de lave frekvensene fungerer som en åpen krets og ved høyere frekvenser; det fungerer som en kortslutning. I denne kretsen blokkerer kondensatoren de lavere frekvensene som kommer inn i kondensatoren på grunn av kondensatorens kapasitive reaktans.
Kondensatoren motsetter seg en viss mengde strøm i denne kretsen for å binde seg i kondensatorens kapasitansområde. Så kondensatoren etter grensefrekvensen tillater alle frekvensene på grunn av den kapasitive reaktansreduksjonsverdien. Så dette får denne filterkretsen til å sende hele inngangssignalet til utgangen når frekvensen til inngangssignalet er høyere sammenlignet med grensefrekvensen 'fc'.
Verdien av reaktansen øker ved lavere frekvenser, og kapasiteten til å motstå strømmen gjennom kondensatoren økes. Frekvensbåndet under grensefrekvensen kalles 'Stoppbånd' og frekvensbåndet etter avskjæringsfrekvensen kalles 'Passbånd'.
Grensefrekvens
Formelen for grensefrekvensen for det passive høypassfilteret er vist nedenfor. Denne formelen ligner lavpassfilteret.
Fc = 1 / 2πRC
Hvor 'R' er motstand & 'C' er kapasitans.
Fasevinkel på passivt høypassfilter
Fasevinkelen til passiv HPF er betegnet med φ (Phi) som vil være +45 ved utgangen fra i/p-signal ved -3dB (eller) grensefrekvens.
I henhold til filterets frekvensrespons sender det alle signaler over grensefrekvensen til uendelig. Faseforskyvningsformelen ligner ikke på et lavpassfilter fordi, i dette filteret, vil fasen bli negativ, selv om den i HPF er en positiv faseforskyvning, og dermed er fasevinkelformelen;
Faseforskyvning (φ) = arktan (1/2πfRC)
Tidskonstant
Kondensatoren i kretsen får en lade- og utladningseffekt fra frekvensene til inngangssignalet er kjent som Time Constant som er betegnet med τ (Tau). Tidskonstanten er også relatert til grensefrekvensen.
τ = RC = 1 / 2πfc
Noen ganger når vi har verdien av tidskonstanten, må vi kjenne grensefrekvensen, så ved å endre formelen kan vi få ligningen nedenfor.
fc = 1 / 2πRC
Vi vet at τ = RC
Så, ligningen ovenfor vil bli fc = 1 / 2πτ.
Eksempel
Den aktive høypassfilterkretsen som bruker en 330k motstand og 100pF kondensator er vist nedenfor. Beregn grensefrekvensen.
Formelen for å beregne grensefrekvensen er vist nedenfor.
Avskjæringsfrekvens fc = 1/2πfC
Vi vet at verdiene for motstand 330k og kondensator 100pF erstatter disse verdiene i ligningen ovenfor.
Avskjæringsfrekvens fc = 1/2 x 3,14 x 330 000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (eller) 4,825Khz.
Passiv høypassfilteroverføringsfunksjon
Overføringsfunksjonen forklarer hovedforholdet mellom inngangs- og utgangssignalene til det passive høypassfilteret. Så overføringsfunksjonen til passiv HPF-beregning er diskutert nedenfor.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = IS
fre/fre
IR/I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)
Ta RC = 1/ωC
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Ovennevnte ligning er en passiv høypassfilteroverføringsfunksjon. Så spenningsforsterkningen ved hver 'ω'-verdi til et filter kan måles med ligningen ovenfor.
Typer passive høypassfiltre
Det finnes to typer passive høypassfiltre; førsteordens passiv HPF og andreordens passiv HPF som diskuteres nedenfor.
Førsteordens passiv HPF
Den første ordens passive høypassfilterkretsen er vist nedenfor. Denne kretsen kan konstrueres med kun en reaktiv komponent med en motstand. Denne filterkretsen blokkerer lavfrekvente signaler, men tillater høyfrekvente signaler over den innstilte verdien. Denne kretsen bruker passive komponenter og trenger ingen ekstern strømkilde. Når et inngangssignal leveres til denne seriekombinasjonen av kondensator og motstand, vil den filtrerte utgangen oppnås over motstanden.
Grensefrekvensformelen for førsteordens passiv HPS er den samme som det passive lavpassfilteret som er vist nedenfor.
fc = 1 / 2πRC
Andre ordens passiv HPF
Den andreordens passive høypassfilterkretsen er vist nedenfor. Denne filterkretsen er designet ved å kaskadere to førsteordens HPF-er. Denne kretsen bruker to reaktive komponenter to kondensatorer og to motstander som gjør filterkretsen til andre orden. Så denne to-trinns filterytelsen tilsvarer et enkelt-trinns filter, selv om helningen til dette filteret kan oppnås ved -40 dB/tiår på grunn av variasjonen innenfor grensefrekvensen.
Dette filteret er veldig effektivt sammenlignet med et ett-trinns filter fordi det inkluderer to lagringspunkter. Så avskjæringsfrekvensen for et totrinns filter avhenger hovedsakelig av de to kondensatorene og to motstander verdier som er gitt som;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
applikasjoner
De bruk av passive høypassfiltre Inkluder følgende.
- Et passivt høypassfilter er et filter som blokkerer lave frekvenser, men passerer høyfrekvensen over den forhåndsbestemte verdien.
- Passive høypassfiltre brukes i equalizere og lydmottakere.
- Disse brukes i musikkkontrollsystemer og frekvensmodulasjon .
- Disse brukes i funksjonsgeneratorer, pulsgeneratorer, rampe-til-trinn-generatorer, CRO-er, CRT-er, etc.
- Disse filtrene brukes normalt i lydbehandling for å fjerne lavfrekvent støy i lydforsterkere der det kreves maksimale frekvenser.
- Disse filtrene brukes ofte i HPF-er for å forbedre kantene så vel som andre høyfrekvente komponenter i digitale bilder.
- Disse brukes i forskjellige industrielle og også vitenskapelige applikasjoner som; seismisk analyse, og radarsystemer og innenfor det biomedisinske feltet for å forstå EKG.
- Disse typer filtre er avgjørende verktøy innen elektronikk og signalbehandling for å tillate høyfrekvente signaler å tillate og blokkere lavfrekvente-baserte signaler.
Dermed er dette en oversikt over en passiv høypassfilter, kretser, fungerer , typer og dens applikasjoner. En filterkrets er designet med kun passive komponenter som; motstand og kondensator. Disse filtrene krever ingen utvendig kilde, så de har ingen forsterkning, noe som betyr at amplituden til utgangssignalet alltid er ekvivalent med eller under amplituden til inngangssignalet. Disse filterdesignene er ekstremt enkle og komponentene som brukes til å lage disse filtrene er også veldig billige. Her er et spørsmål til deg, hva er et passivt lavpassfilter?
