A horní propust je elektronický filtr, který umožňuje signály s vyšší frekvencí, než je určitá mezní frekvence, a zeslabuje signály o nižší frekvence, než je tato mezní frekvence. Tento filtr je inverzní k dolní propusti a je také známý jako HPF, bass-cut filtr nebo low-cut filtr. Kombinace dolní propust a horní propust je známá jako pásmová propust, která umožňuje pouze frekvence v určitém rozsahu. Existují různé druhy hornopropustných filtrů na základě návrhu obvodu a také komponent používaných k návrhu filtru jako; aktivní horní propust, pasivní HPF, RC HPF, HPF prvního řádu, HPF druhého řádu, Butterworth , Chebyshev a Bessel horní propust. Tento článek stručně vysvětluje pasivní horní propust, jeho obvod, práci, typy a aplikace.
Co je pasivní horní propust?
Typ elektronického filtru, který umožňuje procházet pouze vysokofrekvenčním signálům a blokuje nízkofrekvenční signály, je známý jako pasivní vysokofrekvenční filtr. Tento filtr je také známý jako pasivní filtr, protože k provozu nepotřebuje vnější zdroj energie a také závisí výhradně na energii příchozího signálu.
Tento filtr je navržen s pasivními součástmi jako; rezistory, induktory a kondenzátory. Tyto hodnoty komponent jednoduše rozhodují o mezní frekvenci filtru, kde je tato frekvence pod signály, které jsou blokovány nebo zeslabeny.
Pasivní obvod horní propusti
Níže je uveden pasivní obvod s návrhem horní propusti, který používá rezistor a kondenzátor. Tento obvod je podobný pasivnímu LPF, ale odpor a kondenzátor jsou v obvodu jednoduše zaměněny. Kondenzátor v pasivním obvodu horní propusti je zapojen jednoduše do série pomocí odporu. Obecně, když je vstupní signál přiváděn do sériové kombinace nepolarizovaného kondenzátoru a odporu, pak je filtrovaný výstup k dispozici nebo je veden přes odpor.
Tento filtr jednoduše umožňuje vyšší frekvence a blokuje signály s nižší frekvencí. Hodnota mezní frekvence závisí především na hodnotách komponent zvolených pro návrh obvodu. Tyto filtry mají několik aplikací ve vysokofrekvenčním rozsahu 10 MHz. Kvůli záměně součástek v tomto obvodu se změní odezvy dodaného kondenzátoru, které jsou přesně opačné než odezva dolní propusti.
Kondenzátor v tomto obvodu při nízkých frekvencích funguje jako otevřený obvod a při vyšších frekvencích; působí jako zkrat. V tomto obvodu kondenzátor blokuje nižší frekvence, které vstupují do kondenzátoru kvůli kapacitní reaktanci kondenzátoru.
Kondenzátor působí proti určitému množství proudu v tomto obvodu, aby se vázal v kapacitním rozsahu kondenzátoru. Takže kondenzátor za mezní frekvencí povoluje všechny frekvence díky hodnotě snížení kapacitní reaktance. Díky tomu tento filtrační obvod propustí celý vstupní signál na výstup, kdykoli je frekvence vstupního signálu vyšší ve srovnání s mezní frekvencí „fc“.
Hodnota reaktance se zvyšuje při nižších frekvencích, pak se zvyšuje schopnost odolávat toku proudu skrz kondenzátor. Kmitočtové pásmo pod mezní frekvencí se nazývá „Stop Band“ a frekvenční pásmo za mezní frekvencí se nazývá „Propustné pásmo“.
Mezní frekvence
Vzorec pro mezní frekvenci pro pasivní horní propust je uveden níže. Tento vzorec je podobný jako u dolnopropustného filtru.
Fc = 1/2πRC
Kde je „R“. odpor & 'C' je kapacita.
Fázový úhel pasivního hornopropustného filtru
Fázový úhel pasivního HPF je označen φ (Phi), který bude na výstupu +45 jako i/p signál při -3dB (nebo) mezním kmitočtu.
Podle frekvenční odezvy filtru předává všechny signály přes mezní frekvenci do nekonečna. Vzorec fázového posunu není podobný dolní propusti, protože v tomto filtru se fáze stane zápornou, ačkoli v HPF je to kladný fázový posun, takže vzorec fázového úhlu je;
Fázový posun (φ) = arctan (1/2πfRC)
Časová konstanta
Kondenzátor v obvodu získává nabíjecí a vybíjecí efekt z frekvencí vstupního signálu, který je znám jako časová konstanta, která je označena τ (Tau). Časová konstanta také souvisí s mezní frekvencí.
τ = RC = 1 / 2πfc
Někdy, kdykoli máme hodnotu časové konstanty, musíme znát mezní frekvenci, takže změnou vzorce můžeme získat níže uvedenou rovnici.
fc = 1/2πRC
Víme, že τ = RC
Takže výše uvedená rovnice bude fc = 1 / 2πτ.
Příklad
Aktivní obvod horní propusti využívající odpor 330k a kondenzátor 100pF je znázorněn níže. Vypočítejte mezní frekvenci.
Vzorec pro výpočet mezní frekvence je uveden níže.
Mezní frekvence fc = 1/2πfC
Víme, že hodnoty rezistoru 330k a kondenzátoru 100pF nahrazují tyto hodnoty ve výše uvedené rovnici.
Mezní frekvence fc = 1/2 x 3,14 x 330 000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (nebo) 4,825Khz.
Přenosová funkce pasivního horního filtru
Přenosová funkce vysvětluje hlavní vztah mezi vstupními a výstupními signály pasivního horního filtru. Přenosová funkce pasivního výpočtu HPF je tedy diskutována níže.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = IS
pá/ pá
IR/I (R + 1/jωC)
Vo/Vin = RjωC / RjωC + 1)
Vezměte RC = 1/ωC
Vo/Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Výše uvedená rovnice je pasivní přenosová funkce horní propusti. Takže napěťový zisk při každé hodnotě „ω“ filtru lze měřit pomocí výše uvedené rovnice.
Typy pasivních hornopropustných filtrů
Existují dva typy pasivních hornopropustných filtrů; pasivní HPF prvního řádu a pasivní HPF druhého řádu, které jsou diskutovány níže.
Pasivní HPF prvního řádu
Obvod pasivního horního filtru prvního řádu je znázorněn níže. Tento obvod lze navrhnout pouze s jednou jalovou součástkou s rezistorem. Tento filtrační obvod blokuje nízkofrekvenční signály, ale umožňuje vysokofrekvenční signály nad nastavenou hodnotu. Tento obvod využívá pasivní součástky a nepotřebuje žádný externí zdroj napájení. Kdykoli je do této sériové kombinace kondenzátoru a rezistoru přiveden vstupní signál, bude filtrovaný výstup získán přes rezistor.
Vzorec mezního kmitočtu pro pasivní HPS prvního řádu je stejný jako u pasivního dolního filtru, který je zobrazen níže.
fc = 1/2πRC
Pasivní HPF druhého řádu
Obvod pasivního horního filtru druhého řádu je zobrazen níže. Tento filtrační obvod je navržen kaskádovým zapojením dvou HPF prvního řádu. Tento obvod používá dvě reaktivní složky dvě kondenzátory a dva odpory, díky nimž je filtrační obvod druhého řádu. Výkon tohoto dvoustupňového filtru je tedy ekvivalentní jednostupňovému filtru, ačkoli strmost tohoto filtru lze získat při -40 dB/dekádu kvůli kolísání mezní frekvence.
Tento filtr je ve srovnání s jednostupňovým filtrem velmi účinný, protože obsahuje dva úložné body. Mezní frekvence pro dvoustupňový filtr tedy závisí hlavně na dvou kondenzátorech a dvou rezistory hodnoty, které jsou uvedeny jako;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Aplikace
The aplikace pasivních hornopropustných filtrů zahrnout následující.
- Pasivní horní propust je filtr, který blokuje nízké frekvence, ale propouští vysokou frekvenci nad předem stanovenou hodnotu.
- Pasivní vysokopropustné filtry se používají v ekvalizérech a audio přijímačích.
- Používají se v systémech ovládání hudby a frekvenční modulace .
- Používají se ve funkčních generátorech, pulzních generátorech, rampových generátorech, CRO, CRT atd.
- Tyto filtry se běžně používají při zpracování zvuku pro odstranění nízkofrekvenčního šumu v audio zesilovačích všude tam, kde jsou vyžadovány maximální frekvence.
- Tyto filtry se často používají v HPF pro zvýraznění okrajů a také jiných vysokofrekvenčních komponentů v digitálních obrazech.
- Používají se v různých průmyslových a také vědeckých aplikacích, jako je; seismické analýzy a radarové systémy a v oblasti biomedicíny k pochopení EKG.
- Tyto typy filtrů jsou zásadními nástroji v rámci elektroniky a zpracování signálů, které umožňují vysokofrekvenčním signálům povolit a blokovat signály založené na nízkých frekvencích.
Toto je tedy přehled pasivu horní propust, obvody, prac , typy a jejich aplikace. Filtrační obvod je navržen pouze s pasivními součástmi jako; odpor a kondenzátor. Tyto filtry nevyžadují žádný vnější zdroj, takže nemají žádný zisk, což znamená, že amplituda výstupního signálu je vždy ekvivalentní nebo nižší než amplituda vstupního signálu. Tyto návrhy filtrů jsou extrémně jednoduché a komponenty použité k výrobě těchto filtrů jsou také velmi levné. Zde je pro vás otázka, co je pasivní dolní propust?
