Ինչ է High Pass ֆիլտրը `աշխատելը և դրա կիրառումը

Fտիչները էլեկտրոնային սխեմաներ են, որոնք թույլ են տալիս հաճախականության առանձին բաղադրիչներ և թուլացնել մուտքային ազդանշանի անցանկալի հաճախականության բաղադրիչները: Դրանք հայտնաբերվում են տարբեր էլեկտրոնային ծրագրերում, որոնք թույլ են տալիս ազդանշանի հաճախությունների որոշակի տիրույթ: Հիմնականում ֆիլտրերը բաժանվում են երկու տեսակի `հիմնվելով նախագծման և շահագործման մեջ օգտագործվող բաղադրիչների տեսակի վրա: Դրանք Պասիվ և Ակտիվ զտիչներ են: Կախված հաճախականությունների տիրույթից, զտիչները դասակարգվում են 4 տեսակի. Դրանք ցածր անցման զտիչներ են, բարձր փոխանցման զտիչներ, ժապավենների փոխանցման զտիչներ և գոտու զտիչներ: Այս հոդվածը նկարագրում է High Pass Filter- ը, որը կարող է օգտագործվել ինչպես ակտիվ, այնպես էլ պասիվ ֆիլտր: Ի՞նչ է High Pass ֆիլտրը: filterտիչը հնարավորություն ունի թույլ տալ ազդանշանի բարձր հաճախականությամբ բաղադրիչներ և թուլացնում է բոլոր ցածր հաճախականության բաղադրիչները: ազդանշան, որը հայտնի է որպես High Pass Filter: Այն կարող է թույլ տալ բարձր հաճախականության բաղադրիչներից ավելի մեծ, քան անջատման հաճախականությունը և մերժում է ազդանշանի բոլոր այլ անցանկալի հաճախականությունների բաղադրիչները: Այս տեսակի զտիչները հանդիպում են ՌԴ տարբեր սխեմաներում և ազդանշանների մշակման համակարգերում: Գործնականում այս զտիչը թույլ կտա ազդանշանի ավելի ցածր հաճախականություններ, ինչը ցածր է անջատման հաճախականությունից: High Pass Filter Circuit Այս միացումը նույնն է, ինչ ցածր անցման ֆիլտրի սխեման:High Pass Filter Circuit Երկու պասիվ տարրերի դիմադրիչ և կոնդենսատորը միացված են սերիալային համադրությամբ `թույլ տալով ազդանշանների անջատման հաճախականությունից բարձր հաճախականություններ: Ազդանշանի ելքային լարումը ստացվում է ռեզիստորի վրայով ՝ կոնդենսատորի վրա մուտքային լարման կիրառմամբ: Այս տեսակի զտիչները գտնվում են առաջին կարգի բարձր փոխանցման ֆիլտրի սխեմայի ներքո: Երկրորդ կարգի HPF- ն ոչ այլ ինչ է, քան հաջորդաբար երկու RC բարձր անցման զտիչ սխեմաների կասկադ: Երկրորդ կարգի HPF- ում անցուղու շահույթի ավելացումը կլինի +40 դԲ/տասնամյակ: Պասիվ RC HPCT Պասիվ RC բարձր փոխանցման ֆիլտրի սխեման կարող է նախագծվել երկու համադրությամբ, ինչպիսիք են ՝ դիմադրիչը և կոնդենսատորը (պասիվ RC HPF); դիմադրության և ինդուկտորի (պասիվ RL HPF) `կիրառման հիման վրա: Պասիվ RC HPF- ն օգտագործվում է աուդիո կամ ցածր հաճախականությունների տիրույթների կիրառման համար: Պասիվ RL HPF սխեմաներն օգտագործվում են ՌԴ-ում կամ բարձր հաճախականությունների միջակայքերում: Բարձր անցման ֆիլտրի սխեման կոչվում է նաև պասիվ RC բարձր փոխանցման զտիչ `դիմադրության և կոնդենսատորի պասիվ տարրերի օգտագործման պատճառով: Հիմնական առավելությունն այն է, որ կարիք չկա արտաքին էներգիայի մատակարարման կամ ուժեղացման բաղադրիչների կիրառման: Պասիվ RC HPF- ն պարզ RC HPF միացում է, ինչպես ցույց է տրված վերևում նկարում: Կոնդենսատորը և ռեզիստորը միացված են մի շարք շարքերում, որտեղ ելքային լարումը զարգանում է դիմադրության երկայնքով: Կոնդենսատորի ռեակտիվության պատճառով ֆիլտրը թույլ է տալիս միայն ազդանշանի բարձր հաճախականություններ, որոնք գերազանցում են անջատման հաճախականությունը և արգելափակում է ազդանշանի ավելի ցածր հաճախականությունները `անջատման հաճախականությունից ցածր: Այս բարձր փոխանցման ֆիլտրի բնութագրերը բացատրվում են ելքային ազդանշանի հաճախականության արձագանքի և փուլային փոփոխության առումով: Իդեալական բնութագրեր HPF- ի հիմնական բնութագիրն այն է, որ այն թույլ է տալիս բարձր հաճախականության բոլոր բաղադրիչներին գերազանցել անջատման հաճախականությունը և թուլացնում է բոլոր ցածր հաճախականությունները ազդանշանի, որոնք ցածր են անջատման հաճախականությունից: HPF- ի իդեալական բնութագրերը ներկայացված են ստորև: Անցման գոտին կոչվում է որպես HPF, որը թույլ է տալիս ավելի բարձր հաճախականություններ, որոնք գերազանցում են անջատման հաճախականությունը: Այս ֆիլտրը թուլացնում է ցածր հաճախականությունները, որը կոչվում է կանգառ:Բարձր փոխանցման ֆիլտրի իդեալական բնութագրերՀաճախականության արձագանք ելքային ազդանշանի հաճախականությունը ուղիղ համեմատական ​​է շահույթին: Քանի որ հաճախականությունը մեծանում է, շահույթը մեծանում է: RC բարձր անցման ֆիլտրի հաճախականության արձագանքը կախված է կոնդենսատորի ռեակտիվությունից: Կոնդենսատորը արտադրում է անհրաժեշտ քանակությամբ ռեակտիվություն կամ բարձր ռեակտիվություն `ազդանշանի ցածր հաճախականությունները թուլացնելու համար, այսինքն` անջատման հաճախականությունից ցածր: Կոնդենսատորի ցածր ռեակտիվության դեպքում RC բարձր անցման ֆիլտրը թույլ է տալիս ազդանշանի բարձր հաճախականությամբ բաղադրիչներ, այսինքն `ավելի մեծ, քան անջատման հաճախականությունը: Բայց, գործնականում, RC բարձր փոխանցման զտիչը թույլ է տալիս ցածր հաճախականությունները իր անջատման հաճախականությունից ցածր: RC բարձր անցման ֆիլտրի շահույթը դառնում է միասնություն, երբ ռեակտիվությունը ցածր հաճախականությունների դեպքում ցածր է/զրո: Այսինքն ելքային լարումը նույնն է, ինչ տվյալ մուտքային լարումը: Բարձր հաճախականությունները թույլ տալու և ցածր հաճախականությունները մերժելու համար հզորության ռեակտիվությունը նվազում է հաճախականության աճով, ինչը հանգեցնում է ելքային լարման և շահույթի ավելացման: Կոնդենսատիվ ռեակտիվությունը տրված է որպես, Xc = 1/2πfc Որտեղ 'fc' = անջատման հաճախականությունը Hz'Xc '= տարողունակ ռեակտիվություն Ստորև բերված են RC բարձր անցման ֆիլտրի հաճախականության արձագանքը և փուլային փոփոխության բնութագրերը:RC HPF- ի բնութագրերը Նկարում մենք կարող ենք նկատել, որ ցածր հաճախականություններն արգելափակված/մերժված են և բարձրացնում են ելքային լարումը +20 դԲ/տասնամյակով, երբ հաճախականությունը գտնվում է անջատման հաճախականությունում և R = Xc: RC բարձր փոխանցման զտիչը թույլ է տալիս բարձր հաճախականություններ (անջատման հաճախականությունից մինչև անսահմանություն), երբ ելքային լարումը կազմում է մուտքի լարման 0.7071 -ը կամ 70.71% -ը, այսինքն ՝ -3 դԲ մուտքի և ելքի մակարդակներում (հաշվարկելով 20 log Vout/Vin): Դա նշանակում է, որ HPF- ի հաճախականության արձագանքը հետևյալն է. Երբ ազդանշանի հաճախականությունը ավելի մեծ է, քան անջատման հաճախականությունը, ֆազային անկյունը eroրո է: Դա նշանակում է, որ ելքային ազդանշանը փուլում է բարձր հաճախականությունների մուտքային ազդանշանի նկատմամբ: Կոնդենսատորի լիցքավորման և լիցքաթափման համար անհրաժեշտ ժամանակը արտահայտվում է ժամանակի հաստատունի տեսքով, որը նշվում է «τ» - ով: RC բարձր անցման ֆիլտրի ժամանակային հաստատունը տրված է asτ = RC = 45/1πfcω = 2/τ = 1/RCT RC HPF- ի անջատման հաճախականությունը տրված է որպես fc = 1/1πRCT RC HPF- ի փուլային տեղաշարժը տրված է ΦΦ = tan-2 (1/1πfRC) Որտեղ 'fc' = անջատման հաճախականությունը Hz'f '= գործող հաճախականությունը Hz'R' = դիմադրության արժեքը ohms'C '= կոնդենսատորի արժեքը FaradsHigh Pass- ում Terտիչ ՝ օգտագործելով Op-Amp էլեկտրոնային բաղադրիչներից և հեռացնում է աղմուկը և թրթռոցը: Ստորև բերված է op-amp- ի միջոցով բարձր անցման ֆիլտրի սխեման: Պասիվ RC HPF- ն միացված է չշրջվող op-amp- ին `ուժեղացման և լարման ձեռքբերման հսկողության համար:Բարձր փոխանցման զտիչ `օգտագործելով Op-Amp Արտադրությունը սահմանափակվում է op-amp- ի բաց հանգույցի բնութագրերով: RC HPF- ի ելքը կիրառվում է op-amp- ի վրա `ելքային ազդանշանի լարման ավելացման ուժեղացման և վերահսկման համար: Op-amp- ի միջոցով բարձր անցման ֆիլտրի լարման շահույթը տրվում է որպես Aᵥ = Vout/Vin = Af (f /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) Որտեղ Av = լարման ավելացում dB = 1+R2/R1Af = անցակետի շահագործում , ապա Vout/Vin <Af Երբ f = fc (անջատման հաճախականությամբ), ապա Vout/Vin = Af/2 ^½ = 0.7071Af Երբ f> fc (բարձր հաճախականություններ), ապա Vout/Vin = Af Փակ շրջանակի թողունակությունը Op-amp- ը սահմանում է HPF- ի ամենաբարձր հաճախականությունը, որն ունի մշտական ​​անցուղի Af: Եթե ​​բարձրորակ անցումային ֆիլտրը միացված է ակտիվ տարրին, ինչպիսին է op-amp- ը, թույլ է տալիս բարձր հաճախականությունները և մերժում է ցածր հաճախականությունները, ապա այն կոչվում է ակտիվ HPF: Հաճախակի արձագանքը և ակտիվ HPF- ի փուլային տեղաշարժը նույնն են, ինչ RC HPF- ն: Ակտիվ բարձր անցման ֆիլտրի նպատակն է վերահսկել լարման ավելացումը և ուժեղացնել ելքային ազդանշանը: Ստորև ներկայացված է ուժեղացման բարձր ակտիվ անցուղու ֆիլտրի սխեման:Ակտիվ HPF ուժեղացման համար Պասիվ բարձր անցումային ֆիլտրի ելքը և անջատման հաճախականությունը վերահսկվում է op-amp- ով: Որտեղ op-amp- ի թողունակությունը և շահույթի բնութագիրը որոշում են անջատման հաճախականությունը: Այս տեսակի զտիչը հանդես է գալիս որպես ժապավենի անցում: Օպերատորը մեծացնում է ելքային ազդանշանի ամպլիտուդը, իսկ անցուղու ելքային լարման շահույթը տրվում է որպես 1+R2/R1, ինչը նույնն է, ինչ ցածր փոխանցման ֆիլտրը: Փոխանցման գործառույթ հաշվի առեք պասիվ RC HPF սխեման, ինչպես ցույց է տրված վերևում: Վերոնշյալ միացումից Vo = ելքային լարումը ռեզիստորի միջով Vᵢ (ներ) H (ներ) = R/(R+(1/sC)) Վերոնշյալ հավասարումը դառնում է, H (s) = sCR/(1+sCR) Վերոնշյալ հավասարման մեջ s = jw փոխարինելով H (jω) = jωCR /(1+jωCR) Այնուհետև հավասարումը դառնում է HPF փոխանցման գործառույթի մեծությունը ներկայացված է որպես | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) Եթե ω = 0, ապա HPF փոխանցման գործառույթը = 0 Եթե ω = 1/CR, ապա HPF փոխանցման գործառույթը = 0.707 Եթե ω = անվերջություն, ապա HPF փոխանցման գործառույթը = 1 Այսպիսով, վերը նշված փոխանցման գործառույթի բնութագրերը ցույց են տալիս, որ պասիվ RC բարձր փոխանցման զտիչը կարող է թույլ տալ բարձր հաճախականությունները անջատված հաճախականությունից մինչև i անվերջություն այսինքն ՝ տատանվում է 0 -ից 1 -ի դեպքում, եթե ω- ը տատանվում է 0 -ից մինչև անսահմանություն: Իր հարթ հաճախականության պատասխանի պատճառով ալիքներ չեն լինի: Այն նաև հայտնի է որպես հարթ տափակ ֆիլտր, որն օգտագործվում է տարբեր ծրագրերում, որտեղ անցման գոտու փակ օղակի շահույթը միասնություն է: Ստորև ներկայացված են առաջին կարգի Բաթերվորթի բարձր անցման ֆիլտրի սխեման և հաճախականության արձագանքը: Սրանք շատ հեշտ են, և դիզայնը պարզ է:Բաթերվորթ HPF- ի շահույթը ավելանում է +20 դԲ/տասնամյակ արագությամբ առաջին կարգի Բաթերվորթ HPF- ի համար, իսկ երկրորդ կարգի Բաթերվորթ HPF- ի դեպքում այն ​​կլինի +40 դԲ/տասնամյակ:Բաթերվորթ HPF բնութագրեր Կիրառումներ Բարձր փոխանցման զտիչների կիրառումը Բարձրախոսներ ազդանշանների ուժեղացման համար Պատկերի մշակում Օգտագործվում է DC հոսանքի ուժեղացման և AC միացման համար Վերահսկիչ համակարգեր և աուդիո մշակման համակարգեր: - սահմանում, միացում, Butterworth HPF, HPF, օգտագործելով Op-amp, և դրա կիրառությունները: Ահա ձեզ համար մի հարց. «Որո՞նք են High Pass զտիչների առավելություններն ու թերությունները»:

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ