А високопропусни филтер је електронски филтер који дозвољава сигнале са вишом фреквенцијом од одређене граничне фреквенције и пригушује сигнале нижим фреквенцијама од те граничне фреквенције. Овај филтер је инверзан нископропусном филтеру и познат је и као ХПФ, филтер за ниске фреквенције или филтер за ниске фреквенције. Комбинација од нископропусни филтер а високопропусни филтер је познат као пропусни филтер који дозвољава само фреквенције у одређеном опсегу. Постоје различите врсте високопропусних филтера на основу дизајна кола, као и компоненти које се користе за дизајнирање филтера попут; активни високопропусни филтер, пасивни ХПФ, РЦ ХПФ, ХПФ првог реда, ХПФ другог реда, Буттервортх , Чебишев и Бесел високопропусни филтери. Овај чланак укратко објашњава пасивни високопропусни филтер, његово коло, рад, типове и апликације.
Шта је пасивни високопропусни филтер?
Тип електронског филтера који се користи да дозволи само високофреквентним сигналима да прођу кроз све док блокира нискофреквентне сигнале познат је као пасивни високопропусни филтер. Овај филтер је познат и као пасивни филтер јер му није потребан спољни извор напајања за рад и такође зависи искључиво од енергије долазног сигнала.
Овај филтер је дизајниран са пасивним компонентама као што су; отпорници, индуктори и кондензатори. Ове вредности компоненти једноставно одређују граничну фреквенцију филтера, где је ова фреквенција испод сигнала који су блокирани или ослабљени.
Коло пасивног високопропусног филтера
Доле је приказано коло дизајна пасивног високопропусног филтера које користи отпорник и кондензатор. Ово коло је слично пасивном ЛПФ-у, али отпорник и кондензатор се једноставно замењују унутар кола. Кондензатор у колу пасивног високопропусног филтера је повезан једноставно у серију помоћу отпорника. Генерално, када се улазни сигнал обезбеди серијској комбинацији неполаризованог кондензатора и отпорника, тада је филтрирани излаз доступан или повучен преко отпорника.
Овај филтер једноставно дозвољава више фреквенције и блокира сигнале ниже фреквенције. Вредност граничне фреквенције углавном зависи од вредности компоненти одабраних за дизајн кола. Ови филтери имају неколико примена у опсегу високе фреквенције од 10 МХз. Због размене компоненти унутар овог кола, промениће се одговори испорученог кондензатора који су тачно супротни одзиву нископропусног филтера.
Кондензатор у овом колу на ниским фреквенцијама ради као отворено коло и на вишим фреквенцијама; делује као кратак спој. У овом колу, кондензатор блокира ниже фреквенције које улазе у кондензатор због капацитивне реактанције кондензатора.
Кондензатор се супротставља некој количини струје у овом колу да се веже у опсегу капацитивности кондензатора. Дакле, кондензатор после граничне фреквенције дозвољава све фреквенције због вредности смањења капацитивне реактансе. Ово чини да ово коло филтера пропушта цео улазни сигнал на излаз кад год је фреквенција улазног сигнала виша у поређењу са граничном фреквенцијом 'фц'.
Вредност реактансе се повећава на нижим фреквенцијама, тада се повећава капацитет да се одупре протоку струје кроз кондензатор. Фреквенцијски опсег испод граничне фреквенције назива се 'зауставни опсег', а фреквенцијски опсег након граничне фреквенције назива се 'пролазни опсег'.
Гранична фреквенција
Формула за граничну фреквенцију за пасивни високопропусни филтер је приказана испод. Ова формула је слична нископропусном филтеру.
Фц = 1 / 2πРЦ
Где је 'Р' отпор & 'Ц' је капацитет.
Фазни угао пасивног високопропусног филтера
Фазни угао пасивног ХПФ-а је означен са φ (Пхи) који ће бити +45 на излазу од и/п сигнала на -3дБ (или) граничној фреквенцији.
Према фреквенцијском одзиву филтера, он пропушта све сигнале преко граничне фреквенције до бесконачности. Формула померања фазе није слична нископропусном филтеру јер ће у овом филтеру фаза постати негативна, иако је у ХПФ позитиван фазни помак, тако да је формула фазног угла;
Фазни помак (φ) = арктан (1/2πфРЦ)
Временска константа
Кондензатор у колу добија ефекат пуњења и пражњења од фреквенција улазног сигнала познатог као временска константа која је означена са τ (Тау). Временска константа је такође повезана са граничном фреквенцијом.
τ = РЦ = 1 / 2πфц
Понекад кад год имамо вредност временске константе, морамо знати граничну фреквенцију, тако да променом формуле можемо добити доњу једначину.
фц = 1 / 2πРЦ
Знамо да је τ = РЦ
Дакле, горња једначина ће постати фц = 1 / 2πτ.
Пример
Активно коло високопропусног филтера који користи отпорник од 330к и кондензатор од 100пФ приказано је испод. Израчунајте граничну фреквенцију.
Формула за израчунавање граничне фреквенције је приказана испод.
Фреквенција прекида фц = 1/2πфЦ
Знамо да вредности отпорника 330к и кондензатора 100пФ замењују ове вредности у горњој једначини.
Фреквенција прекида фц = 1/2 к 3,14 к 330000 к 100 к 10^-12.
фц = 4825Хз (или) 4,825Кхз.
Пасивна функција преноса високопропусног филтера
Функција преноса објашњава главни однос између улазних и излазних сигнала пасивног високопропусног филтера. Дакле, функција преноса пасивног ХПФ прорачуна је разматрана у наставку.
Вин = ИЗ
Вин = И (Р + 1/јωЦ)
Во = ИС
Пет/ Пет
ИР/И (Р + 1/јωЦ)
Во/ Вин = РјωЦ / Р јωЦ + 1)
Узмимо РЦ = 1/ωЦ
Во/ Ви = ј(ω/ωЦ)/ ј(ω/ωЦ) + 1
Во/ Вин = ј(ω/ωЦ)/√ ј(ω/ωЦ)^ 2 + 1
Горња једначина је пасивна функција преноса високопропусног филтера. Дакле, повећање напона на свакој вредности 'ω' филтера може се измерити горњом једначином.
Врсте пасивних високопропусних филтера
Постоје два типа пасивних високопропусних филтера; пасивни ХПФ првог реда и пасивни ХПФ другог реда о којима се говори у наставку.
Пасивни ХПФ првог реда
Круг пасивног високопропусног филтера првог реда је приказан испод. Ово коло може бити пројектовано са само једном реактивном компонентом са отпорником. Ово коло филтера блокира нискофреквентне сигнале, али дозвољава високофреквентне сигнале изнад подешене вредности. Ово коло користи пасивне компоненте и не треба му никакав спољни извор напајања. Кад год се добије улазни сигнал овој серијској комбинацији кондензатора и отпорника, филтрирани излаз ће се добити преко отпорника.
Формула граничне фреквенције за пасивни ХПС првог реда је иста као и пасивни нископропусни филтер који је приказан испод.
фц = 1 / 2πРЦ
Пасивни ХПФ другог реда
Коло пасивног високопропусног филтера другог реда је приказано испод. Ово коло филтера је дизајнирано каскадом два ХПФ-а првог реда. Ово коло користи две реактивне компоненте два кондензатори и два отпорника што чини коло филтера другог реда. Дакле, ове перформансе двостепеног филтера су еквивалентне једностепеном филтеру, иако се нагиб овог филтера може добити на -40 дБ/ деценији због варијације унутар граничне фреквенције.
Овај филтер је веома ефикасан у поређењу са једностепеним филтером јер укључује две тачке складиштења. Дакле, гранична фреквенција за двостепени филтер углавном зависи од два кондензатора и два отпорници вредности које су дате као;
фц = 1/ (2π√(Р1*Ц1*Р2*Ц2)) Хз
Апликације
Тхе примена пасивних високопропусних филтера укључи следеће.
- Пасивни високопропусни филтер је филтер који блокира ниске фреквенције, али пропушта високу фреквенцију изнад унапред одређене вредности.
- Пасивни високопропусни филтери се користе у еквилајзерима и аудио пријемницима.
- Они се користе у системима за контролу музике и фреквенција модулација .
- Користе се у функционалним генераторима, генераторима импулса, генераторима од рампе до корака, ЦРО, ЦРТ итд.
- Ови филтери се обично користе у аудио обради за уклањање нискофреквентног шума у аудио појачалима где год су потребне максималне фреквенције.
- Ови филтери се често користе у ХПФ-овима за побољшање ивица, као и других компоненти веће фреквенције унутар дигиталних слика.
- Користе се у различитим индустријским и научним апликацијама као што су; сеизмичка анализа и радарски системи и у оквиру биомедицине за разумевање ЕКГ-а.
- Ови типови филтера су кључни алати у оквиру електронике и обраде сигнала који омогућавају високофреквентним сигналима да дозвољавају и блокирају сигнале засноване на ниским фреквенцијама.
Дакле, ово је преглед пасива високопропусни филтер, кола, радни , врсте и његове примене. Коло филтера је дизајнирано само са пасивним компонентама као што су; отпорник и кондензатор. Ови филтери не захтевају никакав спољни извор тако да немају појачање што значи да је амплитуда излазног сигнала увек еквивалентна или испод амплитуде улазног сигнала. Ови дизајни филтера су изузетно једноставни, а компоненте које се користе за израду ових филтера су такође веома јефтине. Ево питања за вас, шта је пасивни нископропусни филтер?
