Што е филтер со висока пропустливост: работа и неговите апликации

Филтрите се електронски кола кои дозволуваат одредени фреквентни компоненти и ги намалуваат несаканите фреквентни компоненти на влезниот сигнал. Тие се наоѓаат во различни електронски апликации за да се овозможи одреден опсег на фреквенции на сигналот. Во основа, филтрите се поделени на два вида врз основа на видот на компонентите што се користат при дизајнирање и работа. Тие се пасивни филтри и активни филтри. Во зависност од опсегот на фреквенции, филтрите се категоризираат во 4 типа. Тоа се филтри со низок премин, филтри со висок премин, филтри за опсег на опсег и филтри за запирање со опсег. Оваа статија го опишува филтерот за висок премин, кој може да се користи и како активен филтер и како пасивен филтер. Што е филтер со висок премин? Филтерот има способност да дозволи компоненти на сигналот со висока фреквенција и ги ослабува сите нискофреквентни компоненти на сигнал, познат како High Pass Filter. Може да дозволи компоненти со висока фреквенција поголема од фреквенцијата на прекин и да ги отфрли сите други несакани фреквентни компоненти на сигналот. Овие типови филтри се наоѓаат во различни RF кола и системи за обработка на сигнали. Во пракса, овој филтер ќе овозможи помали фреквенции на сигнал, што е пониско од фреквенцијата на прекин. Коло за високопропусен филтер Ова коло е исто како и колото на нископропусни филтри, освен што компонентите отпорник и кондензатор се заменети како што е прикажано на сликата подолу.Коло за високопропустливо филтерско коло Два пасивни елементи отпорник и кондензатор се поврзани во сериска комбинација за да се овозможат фреквенции повисоки од фреквенцијата на исклучување на сигналот. Излезниот напон на сигналот се добива преку отпорникот со примена на влезен напон низ кондензаторот. Овој тип на филтер доаѓа во колото за високопропусен филтер од прв ред. HPF од втор ред не е ништо друго туку каскадирање на две кола RC високопропусни филтри во серија. Зголемувањето на засилувањето на проодниот опсег кај HPF од втор ред ќе биде со брзина од +40 dB/деценија. отпорник и индуктор (пасивен RL HPF) врз основа на апликацијата. Пасивниот RC HPF се користи за апликации во опсези на аудио или ниски фреквенции. Пасивните RL HPF кола се користат за апликации во RF или високофреквентни опсези. Колото на високо-пропусни филтри се нарекува и пасивен RC филтер со висока пропустливост поради употребата на пасивни елементи како отпорник и кондензатор. Главната предност е што нема потреба да се применува надворешно напојување или компоненти за засилување. Пасивниот RC HPF е едноставно RC HPF коло како што е прикажано на горната слика. Кондензаторот и отпорникот се поврзани во серија каде што излезниот напон се развива низ отпорникот. Поради реактансата на кондензаторот, филтерот дозволува само високи фреквенции на сигнал поголеми од фреквенцијата на исклучување и ги блокира пониските фреквенции на сигналот под исклучената фреквенција. Овие карактеристики на филтерот со висока пропустливост се објаснети во однос на фреквентниот одговор и фазното поместување на излезниот сигнал. Идеални карактеристики Карактеристики Главната карактеристика на HPF е тоа што им овозможува на сите високофреквентни компоненти поголеми од фреквенцијата на прекин и ги ослабува сите ниски фреквенции на сигнал, кои се пониски од фреквенцијата на прекин. Идеалните карактеристики на HPF се прикажани подолу. Пропусната лента се нарекува како HPF овозможува повисоки фреквенции што се поголеми од фреквенцијата на прекин. Овој филтер ги ублажува ниските фреквенции, што се нарекува стоп опсег.Идеални карактеристики на фреквенција на високопропусен филтер Фреквенцијата на излезниот сигнал е директно пропорционална со засилувањето. Како што се зголемува фреквенцијата, добивката се зголемува. Одговорот на фреквенција на RC високопропусен филтер зависи од реактансата на кондензаторот. Кондензаторот ја произведува потребната количина на реактанса или висока реактанса за да ги ублажи ниските фреквенции на сигналот, т.е. При ниска реактанса на кондензаторот, RC филтерот за високи пропусти им овозможува на високофреквентните компоненти на сигналот, т.е., поголема од фреквенцијата на прекин. Но, практично, високопропусниот филтер RC дозволува ниски фреквенции под неговата гранична фреквенција. Придобивката на високопроодниот филтер RC станува единство кога реактансата е мала/нула на високи фреквенции. Тоа е излезниот напон е ист како дадениот влезен напон. За да се дозволат високи фреквенции и да се отфрлат ниските фреквенции, капацитивната реактанса се намалува со зголемување на фреквенцијата, што резултира со зголемување на излезниот напон и засилување. Капацитивната реактанса е дадена како:Карактеристики на RC HPF Од сликата, можеме да забележиме дека ниските фреквенции се блокирани/отфрлени и го зголемуваат излезниот напон за +20dB/деценија кога фреквенцијата е на исклучената фреквенција и R=Xc. Високопропусниот филтер RC овозможува високи фреквенции (од фреквенција на исклучување до бесконечност) кога излезниот напон е 0.7071 или 70.71% од неговиот влезен напон, т.е. на нивоа на влез и излез од -3dB (со пресметување на 20 log Vout/Vin). Тоа значи дека фреквентниот одговор на HPF е, сигналите со висока фреквенција се дозволени од фреквенција на исклучување до бесконечност. На исклучената фреквенција, фазното поместување на влезниот сигнал и излезниот сигнал се исти, т.е. на 45°. Кога фреквенцијата на сигналот е поголема од фреквенцијата на исклучување, фазниот агол е нула. Тоа значи дека излезниот сигнал е во фаза во однос на влезниот сигнал на високи фреквенции. Времето потребно за полнење и празнење на кондензаторот се изразува во форма на временска константа, означена со 'τ'. Временската константа на RC високопропусен филтер е дадена како τ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RC Пресечната фреквенција на RC HPF е дадена како,fc= 1/2πRC Фазното поместување на RC HPF е дадена како Φ=tan-1 (1/2πfRC) Каде 'fc' = фреквенција на исклучување во Hz'f' = работна фреквенција во Hz'R' = вредност на отпорот во оми'C' = вредност на кондензаторот во FaradsHigh Pass Филтер користејќи Op-Amp Високопропусниот филтер што користи op-amp е многу лесен за дизајн и имплементација бидејќи користи ограничен број. на електронските компоненти и ја отстранува бучавата и брмчењето. Дијаграмот на колото на високопропусниот филтер кој користи оп-засилувач е прикажан подолу. Пасивниот RC HPF е поврзан со неинвертирачкиот оп-засилувач за засилување и контрола на засилување на напонот.Високопропусен филтер со помош на Op-Amp Излезот е ограничен од карактеристиките на отворениот циклус на оп-засилувачот. Излезот на RC HPF се применува на оп-засилувач за засилување и контрола на напонското засилување на излезниот сигнал. /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) Каде што Av = засилување на напонот во dB = 1+R2/R1Af = пропусен опсег ff = фреквенција на прекин во Hzf = работна фреквенција во Hz Кога f <fc (ниски фреквенции) , потоа Vout/Vin < AfWhen f = fc (на исклучена фреквенција), потоа Vout/Vin=Af/2 ^½ = 0.7071AfWhen f > fc (високи фреквенции), потоа Vout/Vin = Af Пропусниот опсег на затворена јамка на Op-засилувачот ја одредува највисоката фреквенција на HPF, која има постојано зголемување на опсегот Af. Големината на напонот е дадена какоAv (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin )Активен високопрооден филтер Ако RC високопропусниот филтер е поврзан со активниот елемент како оп-засилувач за да ги дозволи високите фреквенции и ги отфрла ниските фреквенции, тогаш тој се нарекува активен HPF. Фреквентниот одговор и фазното поместување на активниот HPF се исти како RC HPF. Целта на активниот високопропусен филтер е да го контролира засилувањето на напонот и да го засили излезниот сигнал. Дијаграмот на колото на активниот високопропусен филтер за засилување е прикажан подолу.Активен HPF за засилување Колото RC HPF е поврзано со неинвертирачкиот оп-засилувач. Излезот и фреквенцијата на исклучување на пасивниот високопропусен филтер се контролираат од оп-засилувачот. Каде што карактеристиките на пропусниот опсег и засилувањето на оп-засилувачот ја одредуваат фреквенцијата на исклучување. Овој тип на филтер делува како пропусен филтер. Оп-засилувачот ја зголемува амплитудата на излезниот сигнал и зголемувањето на излезниот напон на проодниот опсег е дадено како 1+R2/R1, што е исто како и нископропусниот филтер. земете го пасивното RC HPF коло како што е прикажано погоре. Од горенаведеното коло, Vo = излезен напон низ отпорникотVi = влезен напон применет преку кондензаторот Со преземање на Лапласовата трансформација и на влезната и на излезната страна, H(s) = Vₒ(s)/ Vᵢ(s)H(s)=R/(R+(1/sC)) Горенаведената равенка станува H(s)=sCR/(1+sCR)Со замена на s=jw во горната равенка H(jω)=jωCR /(1+jωCR)Тогаш равенката станува Големината на функцијата за пренос на HPF е претставена како|H(jω)|=ωCR/√(1+(ωCR)^2 )Ако ω = 0, тогаш функцијата за пренос на HPF = 0Ако ω = 1/CR, тогаш функцијата за пренос на HPF = 0.707 Ако ω = бесконечност, тогаш функцијата за пренос на HPF = 1 Оттука, горенаведените карактеристики на функцијата за пренос покажуваат дека пасивниот RC високопропусен филтер може да дозволи високите фреквенции од фреквенција на прекин до i nконечност. т.е. варира од 0 до 1 ако ω варира од 0 до бесконечност. Butterworth HPF Високопропустливиот филтер Butterworth е еден од типовите на HPF, кој обезбедува рамна фреквентна реакција во проодниот опсег. Поради неговиот рамен фреквентен одговор, нема да има бранувања. Тој е исто така познат како филтер со рамен рамен, кој се користи во различни апликации каде што засилувањето на затворената јамка на проодната лента е единство. Дијаграмот на коло и одзивот на фреквенција на филтерот за висок премин Батерворт од прв ред се прикажани подолу. Овие се многу лесни и едноставни за дизајн.Butterworth HPF Добивката се зголемува со стапка од +20dB/деценија за Butterworth HPF од прв ред и додека за Butterworth HPF од втор ред, ќе биде +40dB/деценија.Butterworth HPF Карактеристики Апликации Примените на високопропусни филтри се звучници за засилување сигнали Обработка на слика Се користат за засилување на еднонасочна струја и за наизменична спојка Контролни системи и системи за обработка на аудио. - дефиниција, коло, Butterworth HPF, HPF со користење на Op-amp, и неговите апликации. Еве едно прашање за вас: „Кои се предностите и недостатоците на високопропусните филтри?

Остави порака 

Список со пораки