Vad är högpassfilter: funktion och dess tillämpningar

Filter är de elektroniska kretsarna som tillåter särskilda frekvenskomponenter och dämpar de oönskade frekvenskomponenterna i en insignal. Dessa finns i olika elektroniska applikationer för att tillåta ett visst frekvensområde för en signal. I grund och botten är filter indelade i två typer baserat på typen av komponenter som används vid konstruktion och drift. De är passiva filter och aktiva filter. Beroende på frekvensintervallet kategoriseras filtren i fyra typer. De är lågpassfilter, högpassfilter, bandpassfilter och bandstoppfilter. Denna artikel beskriver High Pass Filter, som kan användas som både aktivt filter och passivt filter. Vad är ett High Pass Filter? signal, kallas High Pass Filter. Det kan tillåta högfrekventa komponenter som är större än gränsfrekvensen och avvisar alla andra oönskade frekvenskomponenter i en signal. Dessa typer av filter finns i olika RF -kretsar och signalbehandlingssystem. I praktiken tillåter detta filter lägre frekvenser för en signal, som är lägre än gränsfrekvensen. Högpassfilterkrets Denna krets är densamma som för en lågpassfilterkrets, förutom att komponentmotståndet och kondensatorn byts ut som visas i figuren nedan.Högpassfilterkrets Två passiva element motstånd och kondensator är anslutna i seriekombination för att möjliggöra frekvenser högre än avstängningsfrekvensen för en signal. Utgångsspänningen för en signal erhålls över motståndet genom att applicera ingångsspänning över kondensatorn. Denna typ av filter omfattas av första ordningens högpassfilterkrets. Andra ordningens HPF är inget annat än en kaskad av två RC högpassfilterkretsar i serie. Ökningen i förstärkning av passbandet i andra ordningens HPF kommer att vara med en hastighet av +40dB/decennium. Passiv RC HPC Den passiva RC högpassfilterkretsen kan utformas i två kombinationer som motstånd och kondensator (passiv RC HPF); motstånd och induktor (passiv RL HPF) baserat på applikationen. Den passiva RC HPF används för applikationer med ljud eller lågfrekventa områden. De passiva RL HPF-kretsarna används för applikationer vid RF- eller högfrekvensområden. Högpassfilterkretsen kallas också ett passivt RC högpassfilter på grund av användningen av passiva element som ett motstånd och en kondensator. Den största fördelen är att det inte behövs någon extern strömförsörjning eller några förstärkningskomponenter. Den passiva RC HPF är en enkel RC HPF -krets som visas i figuren ovan. Kondensatorn och motståndet är seriekopplade där utspänningen utvecklas över motståndet. På grund av kondensatorns reaktans tillåter filtret endast höga frekvenser för en signal som är större än avstängningsfrekvensen och blockerar de lägre frekvenserna för en signal under avstängningsfrekvensen. Egenskaper Dessa högpassfilteregenskaper förklaras i termer av frekvenssvar och fasförskjutning av en utsignal. Idealiska egenskaper Huvudkarakteristiken för en HPF är att den tillåter alla högfrekventa komponenter som är större än avstängningsfrekvensen och dämpar alla lågfrekvenser av en signal, som är lägre än gränsfrekvensen. De idealiska egenskaperna hos en HPF visas nedan. Passbandet kallas HPF tillåter högre frekvenser som är större än gränsfrekvens. Detta filter dämpar de låga frekvenserna, som kallas stoppbandet.Idealiska egenskaper hos högpassfilter Frekvensrespons Frekvensen för en utsignal är direkt proportionell mot förstärkningen. När frekvensen ökar ökar förstärkningen. Frekvenssvaret för ett RC högpassfilter beror på reaktansen hos en kondensator. Kondensatorn producerar den erforderliga mängden reaktans eller hög reaktans för att dämpa de låga frekvenserna hos en signal, dvs under avstängningsfrekvensen. Vid låg reaktans hos kondensatorn tillåter RC-högpassfiltret högfrekventa komponenter i en signal, dvs större än gränsfrekvensen. Men praktiskt taget tillåter RC-högpassfiltret de låga frekvenserna under dess gränsfrekvens. Förstärkningen av RC högpassfilter blir enhet när reaktansen är låg/noll vid höga frekvenser. Det vill säga att utspänningen är densamma som den angivna ingångsspänningen. För att tillåta höga frekvenser och avvisa låga frekvenser minskar den kapacitiva reaktansen med en ökning av frekvensen, vilket resulterar i ökade utspänningar och förstärkningar. Den kapacitiva reaktansen ges som, Xc = 1/2πfc Var 'fc' = avstängningsfrekvens i Hz'Xc '= kapacitiv reaktans Frekvenssvaret och fasskiftningsegenskaperna för ett RC högpassfilter visas nedan.RC HPF-egenskaper Från figuren kan vi observera att de låga frekvenserna blockeras/avvisas och ökar utspänningen med +20dB/decennium när frekvensen är vid gränsfrekvensen och R = Xc. RC -högpassfiltret tillåter högfrekvenser (från avstängningsfrekvens till oändlighet) när utspänningen är 0.7071 eller 70.71% av dess ingångsspänning, dvs vid -3dB ingångs- och utgångsnivåer (genom att beräkna 20 log Vout/Vin). Det betyder att frekvenssvaret för en HPF är att högfrekventa signaler tillåts från avstängningsfrekvens till oändlighet. Vid gränsfrekvensen är fasförskjutningen för insignalen och utsignalen densamma, dvs. vid 45 °. När frekvensen för en signal är större än gränsfrekvensen är fasvinkeln noll. Det betyder att utsignalen är i fas med avseende på insignalen vid höga frekvenser. Den tid det tar att ladda och ladda en kondensator uttrycks i form av tidskonstanten, betecknad med 'τ'. Tidskonstanten för ett RC högpassfilter ges asτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RC Avstängningsfrekvensen för en RC HPF anges som, fc = 1/2πRC Fasförskjutningen för en RC HPF är anges somΦ = tan-1 (1/2πfRC) där 'fc' = avbrottsfrekvens i Hz'f '= driftsfrekvens i Hz'R' = värdet på motstånd i ohms'C '= kondensatorns värde i FaradsHigh Pass Filter med Op-Amp Högpassfiltret med op-amp är mycket enkelt att designa och implementera eftersom det använder begränsat antal. elektroniska komponenter och tar bort brus och brum. Kretsschemat för högpassfiltret med op-amp visas nedan. Den passiva RC HPF är ansluten till den icke-inverterande op-amp för förstärkning och spänningsförstärkningskontroll.Högpassfilter med Op-Amp Utgången begränsas av op-amp-funktionens öppna loop-egenskaper. Utgången från RC HPF appliceras på en op-amp för förstärkning och kontroll av spänningsförstärkningen för utsignalen.Spänningsförstärkningen för högpassfiltret med Op-amp ges som Aᵥ = Vout/Vin = Af (f /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) där Av = spänningsförstärkning i dB = 1+R2/R1Af = passbandförstärkning fc = avstängningsfrekvens i Hzf = driftsfrekvens i Hz När f <fc (låga frekvenser) , sedan Vout/Vin <AfWhen f = fc (vid avstängningsfrekvens), sedan Vout/Vin = Af/2 ^½ = 0.7071AfWhen f> fc (höga frekvenser), sedan Vout/Vin = Af Den slutna bandbredden för Op-amp bestämmer den högsta frekvensen för HPF, som har konstant passbandförstärkning Af. storleken på spänningsförstärkningen ges som Av (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin ) Aktivt högpassfilter Om RC-högpassfiltret är anslutet till det aktiva elementet som op-amp för att tillåta högfrekvenser och avvisar lågfrekvenser, kallas det en aktiv HPF. Frekvenssvaret och fasförskjutningen för den aktiva HPF är samma som RC HPF. Syftet med det aktiva högpassfiltret är att styra spänningsförstärkningen och förstärka utsignalen. Kretsschemat för det aktiva högpassfiltret för förstärkning visas nedan.Aktiv HPF för förstärkning RC HPF-kretsen är ansluten till den icke-inverterande op-amp. Utgången och avstängningsfrekvensen för det passiva högpassfiltret styrs av op-amp. Där bandbredd och förstärkningsegenskaper hos op-amp bestämmer avbrottsfrekvensen. Denna typ av filter fungerar som ett bandpassfilter. Op-amp förstärker amplituden för utsignalen och utgångsspänningsförstärkningen för passbandet ges som 1+R2/R1, vilket är samma som lågpassfiltret. Överföringsfunktion För att härleda högpassfilteröverföringsfunktionen betrakta en passiv RC HPF -krets enligt ovan. Från kretsen ovan är Vo = utspänning över motståndet Vi = ingångsspänning applicerad över kondensatorn Genom att ta Laplace -transformen på både ingångs- och utgångssidan, H (s) = Vₒ (s)/ Vᵢ (s) H (s) = R/(R+(1/sC)) Ovanstående ekvation blir, H (s) = sCR/(1+sCR) Genom att ersätta s = jw i ovanstående ekvation H (jω) = jωCR /(1+jωCR) Då blir ekvationen Storleken på HPF -överföringsfunktionen representeras som | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) Om ω = 0, då är HPF -överföringsfunktionen = 0If ω = 1/CR, sedan HPF -överföringsfunktionen = 0.707 Om ω = oändligt, då visar HPF -överföringsfunktionen = 1Därför visar ovanstående överföringsfunktionsegenskaper att det passiva RC -högpassfiltret kan tillåta höga frekvenser från avbrottsfrekvens till i nfinity. dvs varierar från 0 till 1 om ω varierar från 0 till oändligt. Butterworth HPF Butterworth högpassfilter är en av de typer av HPF: er som ger platt frekvenssvar i passbandet. På grund av dess platta frekvensrespons kommer det inte att finnas några krusningar. Det är också känt som ett platt-platt-filter, som används i olika applikationer där passbandsförstärkningen i passbandet är enhet. Kopplingsdiagrammet och frekvenssvaret för första ordningens Butterworth högpassfilter visas nedan. Dessa är mycket enkla och enkla att designa.Butterworth HPF Vinsten ökar med hastigheten +20dB/decennium för den första ordern Butterworth HPF och medan den för andra ordningen Butterworth HPF kommer att vara +40dB/decennium.Butterworth HPF -egenskaper Applikationer Applikationerna för högpassfilter är Högtalare för förstärkning av signaler Bildbehandling Används för att förstärka likström och för AC -koppling Kontrollsystem och ljudbehandlingssystem. DSL -delare i telefoner RF -applikationer Så handlar det här om en översikt över högpassfilter (både aktiv och passiv typ) - definition, krets, Butterworth HPF, HPF med Op-amp och dess applikationer. Här är en fråga till dig, "Vilka är fördelarna och nackdelarna med High Pass -filter?"

Lämna ett meddelande 

meddelande~~POS=TRUNC