Φίλτρο υψηλής διέλευσης (hpf) | Διαφορετικοί τύποι | Σημαντικές (4+) εφαρμογές

  1. Ποια είναι τα φίλτρα υψηλής διέλευσης;
  2. Πώς λειτουργεί το φίλτρο υψηλού περάσματος;
  3. Τι κάνει το φίλτρο υψηλής διέλευσης σε ένα κύκλωμα?
  4. Τι είναι το σύμβολο φίλτρου υψηλής διέλευσης;
  5. Ποιος είναι ο τύπος του φίλτρου υψηλής διέλευσης;
  6. Διαφορετικά παραδείγματα φίλτρων υψηλής διέλευσης
  7. Απόκριση χρόνου και απόκριση συχνότητας hpf
  8. Διακοπή συχνότητας hpf
  9. Λειτουργία μεταφοράς φίλτρου υψηλής διέλευσης
  10. Σύγκριση μεταξύ φίλτρου υψηλής και χαμηλής διέλευσης

                               

Τι είναι το φίλτρο High Pass;

"Το φίλτρο υψηλής διέλευσης είναι ένα κύκλωμα που εξασθενεί όλα τα σήματα συχνοτήτων που ανήκουν στην παρακάτω συχνότητα αποκοπής και δίνει σταθερή έξοδο ή κέρδος πάνω από τη συγκεκριμένη συχνότητα. "

Φίλτρο υψηλής ποιότητας πρώτης τάξης
Τύπος πρώτης παραγγελίας

Στο παραπάνω σχήμα, το κύκλωμα CR λειτουργεί το "φιλτράρισμα". Ο ενισχυτής συνδέεται με έναν ακόλουθο τάσης. Τώρα, το σύστημα ανάδρασης ενσωματώνεται επίσης για να ακυρώσει την τάση μετατόπισης σύμφωνα με την ιδιότητα του λειτουργικού ενισχυτή.

Εδώ,

Η εξίσωση μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ιδιότητα του ιδανικού λειτουργικού ενισχυτή που δηλώνει ότι ένας λειτουργικός ενισχυτής έχει άπειρο κέρδος. Εδώ, το f αντιπροσωπεύει τη συχνότητα του σήματος εισόδου.

όπου= Κέρδος ζώνης πρόσβασης HPF,

f = Συχνότητα σήματος εισόδου (Είναι επίσης η συχνότητα αποκοπής),

Λειτουργία φίλτρου υψηλής διέλευσης:

Εδώ, η εξίσωση κέρδους-μεγέθους κάνει τη δουλειά της επαλήθευσης σε χαμηλότερο επίπεδο συχνότητας.

At f = στc,

Χαρακτηριστικά φίλτρου υψηλής διέλευσης

Χαρακτηριστικά φίλτρου υψηλής διέλευσης
Χαρακτηριστικά φίλτρου υψηλής διέλευσης

Τύποι φίλτρων High Pass:

  • Παθητικά φίλτρα High Pass
  • Ενεργά φίλτρα High Pass

Ένα ενεργό φίλτρο υψηλής διέλευσης δεν είναι παρά ένα κύκλωμα που περιέχει ένα ενεργό στοιχείο όπως τρανζίστορ, λειτουργικό ενισχυτή (op-amp) κ.λπ. Η χρήση αυτών των συσκευών μας δίνει περισσότερη απόδοση.

Πλεονέκτημα του φίλτρου High Pass:

Τα ενεργά φίλτρα υψηλής διέλευσης έχουν αρκετά πλεονεκτήματα έναντι άλλων τύπων φίλτρων. Τα κύρια πλεονεκτήματα δίνονται παρακάτω.

1. Ενίσχυση του ασθενέστερου σήματος,

2. Αποτελεσματική μετάδοση σήματος (με ελάχιστη απώλεια),

3. Αποτελεσματική απόδοση όταν χρησιμοποιείται σε φίλτρο πολλαπλών σταδίων.

Εξηγήστε τη λειτουργία του φίλτρου υψηλής διέλευσης.

Ο πιο απλός και απλός τύπος φίλτρου είναι το φίλτρο πρώτης παραγγελίας. Έχει ένα μόνο αντιδραστικό συστατικό. Η διαδικασία μετασχηματισμού είναι αρκετά απλή. Πρέπει να προσθέσετε μόνο ένα op-amp.

Οι λειτουργικοί ενισχυτές έχουν πολλές διαμορφώσεις. Διαφορετικές διαμορφώσεις έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά και αντίκτυπο στην απόδοση του φίλτρου.

Τώρα, σημειώστε τον ρυθμό παράδοσης ενός φίλτρου πρώτης παραγγελίας. Ο ρυθμός κύλισης ορίζεται ως ο ρυθμός με τον οποίο το κέρδος ενός φίλτρου αλλάζει στη λειτουργική ζώνη διακοπής. Ο ρυθμός αντιπροσωπεύει την απότομη καμπύλη και μας βοηθά επίσης να ανακαλύψουμε τον ρυθμό αύξησης της ανάπτυξης.

Τα φίλτρα πρώτης παραγγελίας έχουν ρυθμό ανάπτυξης 20 dB / δεκαετία ή με άλλους όρους, μπορεί να ειπωθεί ότι ο ρυθμός ανάπτυξης είναι 6db / Octave

Λειτουργία μεταφοράς φίλτρου υψηλής διέλευσης -

Γνωρίζουμε ότι η αντίσταση του πυκνωτή ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ηλεκτρονικά φίλτρα έρχονται με απόκριση που εξαρτάται από τις συχνότητες.

Η σύνθετη αντίσταση ενός πυκνωτή δίνεται συνήθως από την ακόλουθη εξίσωση.

Όπου, s = σ + jω, ω αντιπροσωπεύει τη γωνιακή συχνότητα.

Η συνάρτηση μεταφοράς προκύπτει χρησιμοποιώντας ορισμένα βασικά θεωρήματα της θεωρίας του δικτύου.

Η συνάρτηση μεταφοράς δίνεται με αναλογία εξόδου προς την παρεχόμενη είσοδο. Η τυπική αναπαράσταση της λειτουργίας μεταφοράς δίνεται ως εξής.

Η τυπική συνάρτηση μεταφοράς είναι:

Που,

a1 αντιπροσωπεύει τα πλάτη των σημάτων

ω0 αντιπροσωπεύει γωνιακές συχνότητες αποκοπής

Εφαρμογή του Active High Pass Filter:

  • Για μετάδοση υψηλότερης συχνότητας σε περίπτωση φίλτρων που σχετίζονται με βίντεο.
  • Η συχνότητα αλλάζει με βάση διάφορες κυματομορφές.
  • Τα ενεργά βρίσκουν εφαρμογή στους CRO, στις γεννήτριες.

Παθητικά φίλτρα High Pass:

Γιατί χρησιμοποιούνται παθητικά φίλτρα υψηλής διέλευσης;

Ένα φίλτρο ονομάζεται παθητικό όταν δεν θα υπάρχει εξωτερική ισχύς, και το σήμα εισόδου παραμένει επίσης απλοποιημένο λόγω των παθητικών στοιχείων που υπάρχουν στο φίλτρο. Τα παθητικά στοιχεία μπορεί να είναι ίδια με το low pass, αλλά η συνολική σύνδεση αντιστρέφεται πάντα. Τα παθητικά στοιχεία είναι Resistor (R) και Capacitor (C), οπότε είναι ένας συνδυασμός φίλτρου RC.

Το όνομα "παθητικό, "" υψηλό "," πέρασμα "και" φίλτρο " υποδηλώστε ότι το φίλτρο θα περάσει μόνο το υψηλότερη συχνότητα, δηλαδή, θα μπλοκάρετε τις χαμηλές συχνότητες.

Παθητικό φίλτρο υψηλής διέλευσης (RC)
Παθητικό φίλτρο υψηλής διέλευσης (RC)

Στο παραπάνω κύκλωμα, η τάση εξόδου καθορίζεται κατά μήκος της αντίστασης (R). όταν η συχνότητα αυξάνεται, η αντίδραση του πυκνωτή μειώνεται, έτσι η έξοδος και το κέρδος αυξάνονται ταυτόχρονα.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της συχνότητας του κυκλώματος RC είναι,

f = \ frac {1} {2 \ pi RC}

Πώς να δημιουργήσετε ένα φίλτρο RC High Pass:

Για να δημιουργήσουμε ένα RC HPF, τα εξαρτήματα που χρειαζόμαστε είναι τα εξής,

  • Γεννήτρια λειτουργίας
  • Ένας κεραμικός πυκνωτής 10nF
  • Αντίσταση 10 K ohm

Συχνότητα:

                                    (0.00000001F) = 15,293 Hz, Όσο μεγαλύτερη είναι η έξοδος, τόσο πιο εξασθενημένο σήμα.

Εάν δώσουμε μια είσοδο σήματος AC στο κύκλωμα από μια γεννήτρια λειτουργίας και θέσουμε το σήμα σε χαμηλή συχνότητα, ο πυκνωτής θα μπλοκάρει το σήμα τάσης. Έτσι, τα σήματα χαμηλής συχνότητας που μπλοκάρουν δεν φτάνουν πέρα ​​από τον πυκνωτή. Τα σήματα υψηλής συχνότητας συνεχίζουν και περνούν στην έξοδο.

Τα παθητικά φίλτρα High Pass χρησιμοποιούνται σε:

  • Ενισχυτές ήχου
  • Σε συστήματα ηχείων
  • Σε διαφορετικά συστήματα ελέγχου μουσικής κ.λπ..

Φίλτρο υψηλού περάσματος πρώτης παραγγελίας έναντι φίλτρου υψηλής διέλευσης πρώτης παραγγελίας -

  • Το φίλτρο υψηλής τάξης δεύτερης τάξης περιλαμβάνει δύο διαφορετικά αντιδραστικά συστατικά.
  • Το HPF πρώτης παραγγελίας έχει λειτουργία μεταφοράς της πρώτης παραγγελίας. από την άλλη πλευρά, το HPF δεύτερης τάξης έχει λειτουργία μεταφοράς δεύτερης παραγγελίας.
  • Το φίλτρο πρώτης παραγγελίας διαφέρει από το φίλτρο δεύτερης τάξης με βάση τη ζώνη διακοπής. Η κλίση του γραφήματος μιας δεύτερης τάξης είναι συνήθως το αλγεβρικό διπλό της πρώτης τάξης.

Παθητικό φίλτρο High Pass RL:

Παθητικό φίλτρο High Pass RL

Αυτό το κύκλωμα αποτελείται από μια αντίσταση και έναν επαγωγέα. Ο επαγωγέας στο κύκλωμα περνά όλες τις χαμηλότερες συχνότητες και μειώνει τις τάσεις σε αυτό. Διατηρεί επίσης την τάση εξόδου πιο κοντά στην τάση εισόδου.

Υπάρχει απόκριση συχνότητας σε dB κάτω από το κύκλωμα για ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων.

Η χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής για ένα φίλτρο διέλευσης RL καθορίζεται από τον επαγωγέα και τον παράλληλο συνδυασμό του RF Και RL, με τον τύπο:

Πού, REQ = RF|| ΡL

Πώς να δημιουργήσετε ένα φίλτρο RL High Pass:

Για να χτίσουμε ένα RL HPF, χρειαζόμαστε,

  • Γεννήτρια λειτουργίας
  • Ένας αντιστάτης
  • Ένας επαγωγέας
  • Παλμοσκόπιο

Για την κατασκευή του κυκλώματος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν επαγωγέα 470mH και μια αντίσταση 10KΩ.

Το κύκλωμα σχηματίζει ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης και βοηθά τα σήματα υψηλής συχνότητας να περάσουν στην έξοδο. Φιλτράρει επίσης τα σήματα χαμηλής συχνότητας μέσω του επαγωγέα.

Φίλτρο Butterworth High Pass:

Τι είναι το φίλτρο Butterworth;

"Butterworth Το φίλτρο είναι πιθανώς η πρώτη και πιο γνωστή προσέγγιση φίλτρου. "

Το φίλτρο Butterworth έχει δημιουργηθεί για τη λήψη ενός γραφήματος ομαλής απόκρισης συχνότητας στη ζώνη πρόσβασης.

Εικόνα κυκλώματος -

Το διάγραμμα κυκλώματος του φίλτρου υψηλής διέλευσης Butterworth και απόκριση συχνότητας 

                                                                            

Απόκριση συχνότητας φίλτρων Butterworth με παραγγελίες
Πιστωτικά Εικόνα: ΩμέγατροΠαραγγελίες ButterworthCC BY-SA 3.0

Φίλτρο Chebyshev High pass:

Φίλτρο Chebyshev

Το φίλτρο Butterworth έχει δημιουργηθεί για να λαμβάνει ένα γράφημα απόκρισης συχνότητας στην ζώνη πρόσβασης. Τα φίλτρα μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες. Οι κατηγορίες είναι «Chebyshev Filter» και «Inverse Chebyshev Filter».

Η απόκριση φίλτρου βγαίνει ως απόκριση ενός φίλτρου Butterworth, εάν η τιμή κυματισμού είναι σταθερή στο 0%. Συνήθως, η τιμή κυματισμού καθορίζεται στο 0.5% για εφαρμογές σε ψηφιακά φίλτρα.

Απόκριση συχνότητας Chebyshev

Chebyshev απάντηση
Image Credit: Pfalstad / CC BY-SA

απόκριση συχνότητας όλων των κλασικών ηλεκτρονικών φίλτρων
Image Credit: Αλέσιο ΝταμάτοΗλεκτρονικά γραμμικά φίλτραCC BY-SA 3.0

Φίλτρο High Pass έναντι φίλτρου Low Pass:

Γιατί πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το φίλτρο High Pass;

  • Τα φίλτρα υψηλής διέλευσης είναι εξαιρετικά για οποιαδήποτε ηλεκτρονική ή ηλεκτρική λειτουργία.
  • Το HPF μας επιτρέπει να κερδίσουμε τη σταδιοποίηση παρέχοντας μεγαλύτερο έλεγχο στη διαδικασία ή το πείραμα.
  • Η μείωση του ανεπιθύμητου θορύβου είναι ένα ακόμη καλύτερο χαρακτηριστικό μέχρι στιγμής.

Γράψτε μερικά πλεονεκτήματα ενός φίλτρου High Pass.

  • Έχετε μια απότομη ανταπόκριση.
  • Η ισχύς εκπομπής είναι αρκετά ισχυρή ώστε να λαμβάνει τη συχνότητα του απαραίτητου καναλιού.
  • Το φίλτρο έχει πλεονεκτήματα στις εφαρμογές επεξεργασίας ήχου καθώς εμποδίζει την ενίσχυση της τάσης συνεχούς ρεύματος.

Για να διαβάσετε περισσότερα για τα ηλεκτρονικά Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με το Soumali Bhattacharya

Αυτήν τη στιγμή επενδύω στον τομέα της Ηλεκτρονικής και της επικοινωνίας.
Τα άρθρα μου επικεντρώνονται στους βασικούς τομείς των ηλεκτρονικών πυρήνων σε μια πολύ απλή αλλά ενημερωτική προσέγγιση.
Είμαι ένας ζωντανός μαθητής και προσπαθώ να ενημερώνομαι με όλες τις τελευταίες τεχνολογίες στον τομέα των ηλεκτρονικών τομέων.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn -
https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

Lambda Geeks