Vad är högpassfilter?

"Ett högpassfilter är raka motsatsen till lågpassfilterkretsen eftersom de två komponenterna har bytts ut mot filtrets utsignal som nu tas från motståndet whär eftersom lågpassfiltret endast tillät signaler att passera under sin gränsfrekvenspunkt, ƒc, släpper den passiva högpassfilterkretsen som dess namn antyder endast signaler över den valda gränspunkten, ƒc eliminerar eventuella lågfrekventa signaler från vågformen. ----- FMUSER"

Innehåll

1) Högpassfilterkretsen

2) Frekvenssvar för ett 1:a ordningens högpassfilter

3) Avstängningsfrekvens och fasförskjutning

4) Högpassfilter Exempel nr1

5) Andra ordningens högpassfilter

6) Sammanfattning av högpassfilter

7) RC Differentiatorn

Högpassfilterkretsen

I detta kretsarrangemang är kondensatorns reaktans mycket hög vid låga frekvenser så kondensatorn fungerar som en öppen krets och blockerar alla insignaler vid VIN tills gränsfrekvenspunkten (ƒC) nås. 

Ovanför denna gränsfrekvenspunkt har kondensatorns reaktans minskat tillräckligt för att nu verka mer som en kortslutning som tillåter all ingångssignal att passera direkt till utgången som visas nedan i filtrets svarskurva.

Se även: >> Vad är lågpassfilter och hur man bygger ett lågpassfilter? 

Frekvenssvar för ett 1:a ordningens högpassfilter

Bode-plotten eller frekvenssvarskurvan ovan för ett passivt högpassfilter är raka motsatsen till ett lågpassfilter. Här dämpas eller dämpas signalen vid låga frekvenser med utsignalen ökande med +20dB/Decade (6dB/Octave) tills frekvensen når gränspunkten (ƒc) där återigen R = Xc. 

Den har en svarskurva som sträcker sig ner från oändligheten till gränsfrekvensen, där utspänningsamplituden är 1/√2 = 70.7 % av ingångssignalens värde eller -3dB (20 log (Vout/Vin)) för ingången värde.

Vi kan också se att fasvinkeln ( Φ ) för utsignalen LEDER den för ingången och är lika med +45o vid frekvensen ƒc. Frekvenssvarskurvan för detta filter innebär att filtret kan skicka ut alla signaler till oändligheten. Men i praktiken sträcker sig filterresponsen inte till oändligheten utan begränsas av de elektriska egenskaperna hos de använda komponenterna.

Gränsfrekvenspunkten för ett första ordningens högpassfilter kan hittas med samma ekvation som lågpassfiltrets, men ekvationen för fasförskjutningen modifieras något för att ta hänsyn till den positiva fasvinkeln som visas nedan.

Se även: >> Hur utformar jag ett lågpassfilter - Subwoofer?

Avstängningsfrekvens och fasförskjutning

 

Kretsförstärkningen, Av som ges som Vout/Vin (magnitud) och beräknas som:

Högpassfilter Exempel nr1
Beräkna brytpunktsfrekvensen ( ƒc ) för ett enkelt passivt högpassfilter bestående av en 82pF kondensator kopplad i serie med ett 240kΩ motstånd.

Andra ordningens högpassfilter
Återigen som med lågpassfilter, kan högpassfiltersteg kaskadkopplas för att bilda ett andra ordningens (tvåpoligt) filter som visas.

 

Ovanstående krets använder två första ordningens filter kopplade eller kaskadkopplade tillsammans för att bilda ett andra ordningens eller tvåpoligt högpassnätverk. Sedan kan ett första ordningens filtersteg omvandlas till en andra ordningens typ genom att helt enkelt använda ett extra RC-nätverk, samma som för 2:a ordningens lågpassfilter. Den resulterande andra ordningens högpassfilterkretsen kommer att ha en lutning på 40dB/dekad (12dB/oktav).

Precis som för lågpassfiltret bestäms gränsfrekvensen, ƒc av både motstånden och kondensatorerna enligt följande.

I praktiken är det svårt att genomföra kaskadkoppling av passiva filter för att producera filter av större ordning eftersom den dynamiska impedansen för varje filterordning påverkar dess närliggande nätverk. Men för att minska belastningseffekten kan vi göra impedansen för varje efterföljande steg 10x det föregående steget, så R2 = 10*R1 och C2 = 1/10 av C1.

Se även: >> Lågpassfilter: Det är vad du har och du gör med det! 

Sammanfattning av högpassfilter
Vi har sett att det passiva högpassfiltret är raka motsatsen till lågpassfiltret. Detta filter har ingen utspänning från DC (0Hz), upp till en specificerad gränsfrekvens ( ƒc ) punkt. Denna lägre gränsfrekvenspunkt är 70.7 % eller -3dB (dB = -20log VOUT/VIN) av spänningsförstärkningen som tillåts passera.

Frekvensområdet "under" denna gränspunkt ƒc är allmänt känt som stoppbandet medan frekvensområdet "över" denna gränspunkt är allmänt känt som passbandet.

Gränsfrekvensen, hörnfrekvensen eller -3dB-punkten för ett högpassfilter kan hittas med standardformeln: ƒc = 1/(2πRC). Fasvinkeln för den resulterande utsignalen vid ƒc är +45o. I allmänhet är högpassfiltret mindre förvrängande än dess ekvivalenta lågpassfilter på grund av de högre arbetsfrekvenserna.

En mycket vanlig tillämpning av denna typ av passiva filter är i ljudförstärkare som en kopplingskondensator mellan två ljudförstärkarsteg och i högtalarsystem för att rikta de högre frekvenssignalerna till de mindre högtalarna av "diskant"-typ samtidigt som de blockerar de lägre bassignalerna eller är används också som filter för att minska eventuellt lågfrekvent brus eller distorsion av "rumble"-typ. 

När det används på det här sättet i ljudapplikationer kallas högpassfiltret ibland för ett "lågklippsfilter" eller "basklippningsfilter".

Utspänningen Vout beror på tidskonstanten och frekvensen för ingångssignalen som sett tidigare. Med en AC sinusformad signal applicerad på kretsen fungerar den som ett enkelt 1:a ordningens högpassfilter. Men om vi ändrar insignalen till den för en "kvadratvåg"-formad signal som har en nästan vertikal stegingång, ändras kretsens svar dramatiskt och producerar en krets som vanligtvis kallas en differentiator.

Se även: >> Grundläggande läromedel om RF-filter 

RC Differentiatorn

Hittills har ingångsvågformen till filtret antagits vara sinusformad eller den för en sinusvåg som består av en grundsignal och några övertoner som verkar i frekvensdomänen och ger oss ett frekvensdomänsvar för filtret. Men om vi matar högpassfiltret med en fyrkantsvågsignal som arbetar i tidsdomänen som ger en impuls- eller stegsvarsingång, kommer den utgående vågformen att bestå av kortvariga pulser eller spikar som visas.

RC-differentieringskretsen

Varje cykel av fyrkantvågens ingångsvågform producerar två spikar vid utgången, en positiv och en negativ och vars amplitud är lika med ingångens amplitud. Avklingningshastigheten för spikarna beror på tidskonstanten, (RC) värdet för båda komponenterna, (t = R x C) och värdet på ingångsfrekvensen. Utgångspulserna liknar mer och mer formen på insignalen när frekvensen ökar.

Du kanske också gillar:

Vad är skillnaden mellan AM-och FM?

Vad är FM (Frequency Modulation)?

Vad är skillnaderna mellan AM och FM-radiosignaler?

Frekvensmodule Fördelar & Nackdelar

AM-mottagare vs FM-mottagare | Skillnad mellan AM-mottagare och FM-mottagare

Lämna ett meddelande 

meddelande~~POS=TRUNC