Pasivni visokopropusni filtar

Prije smo razgovarali o pasivnom niskopropusnom filtru, sada je vrijeme da pogledamo uvid u pasivni visokopropusni filtar.

Isto kao i prije, ako pogledate ime, ono prikazuje "Pasivno", "Visoko", "Prolazno" i "Filtar". Dakle, kao što i samo ime govori, to je filtar koji će blokirati niske frekvencije, ali prolaziti visoku frekvenciju iznad unaprijed određene vrijednosti, koja će se izračunati prema formuli.

To je "pasivno" što znači da nema vanjske snage, nema pojačanja ulaznog signala; sklop ćemo napraviti pomoću "pasivnih" komponenata koje ne zahtijevaju vanjski izvor napajanja. Pasivne komponente su iste kao niskopropusni filtar, ali redoslijed spajanja bit će točno obrnut. Pasivne komponente su otpornik (R) i

kondenzator (C). Ponovno je riječ o konfiguraciji RC filtra.

Pogledajmo što će se dogoditi ako konstruiramo sklop i provjerimo odgovor ili "Bode crtanje"…

Evo kruga na ovoj slici:

Ovo je RC filtar. Općenito ulazni signal se primjenjuje ovaj serije kombinacija od ne-polarizirana kondenzatora i otpornika. To je filtar prvog reda jer u krugu postoji samo jedna reaktivna komponenta koja je kondenzator. Filtrirani izlaz bit će dostupan preko otpornika. Kombinacija ovog dvojca upravo je suprotna niskopropusnom filtru. Ako usporedimo krug s niskopropusnim filtrom, vidjet ćemo da je položaj otpornika i kondenzatora izmjenjiv.

Kako funkcionira visokopropusni filtar?

Na niskim frekvencijama reaktancija kondenzatora bit će vrlo velika da će djelovati poput otvorenog kruga i blokirati ulazni signal ispod točke granične frekvencije (fc). Ali kad dosegne granična točka frekvencije reaktancija kondenzatora će se početi smanjivati i dopustiti da signal izravno prolazi. To ćemo detaljno vidjeti na krivulji frekvencijskog odziva.

Evo krivulje kako izgleda slično na izlazu kondenzatora: -

Frekvencijski odziv i granična frekvencija

Ovo je krivulja frekvencijskog odziva tog kruga visokopropusnog filtra prvog reda.

f c Je li granična frekvencija filtra. U točki -3dB signal smije proći. Ovaj -3dB također označava graničnu frekvenciju. Od 10Hz do granične frekvencije signal ne smije prolaziti jer je frekvencija Niska frekvencija, u ovom je trenutku to dio zaustavnog opsega gdje signal ne smije proći iz filtra već iznad granične frekvencije nakon -3dB dio se naziva pozicijom propusnog opsega gdje signal smije proći. Nagib krivulje je + 20dB po desetljeću. Upravo suprotno niskopropusnom filtru.

Formula za izračunavanje dobitka je ista kao što smo koristili u našem prethodnom vodiču u pasivnom niskopropusnom filtru.

Dobitak (dB) = 20 log (Vout / Vin)

Nakon graničnog signala, odgovori kruga postupno se povećavaju na Vin od 0 i taj se porast događa brzinom od + 20dB / desetljeće. Ako izračunamo porast po oktavi bit će 6dB.

Ova krivulja frekvencijskog odziva je Bode crta visokopropusnog filtra. Odabirom odgovarajućeg kondenzatora i odgovarajućeg otpornika mogli bismo zaustaviti niske frekvencije, ograničiti signal koji prolazi kroz krug filtra bez utjecaja na signal jer nema aktivnog odziva.

Na gornjoj slici nalazi se riječ Bandwidth. Označava nakon koje frekvencije će signal dopustiti da prođe. Dakle, ako se radi o visokopropusnom filtru od 600 kHz, tada će širina pojasa biti od 600 khz do beskonačnosti. Kao što će omogućiti prolazak svih signala iznad granične frekvencije.

Na graničnoj frekvenciji dobit ćemo pojačanje od -3dB. U tom trenutku, ako usporedimo amplitudu izlaznog signala s ulaznim signalom, vidjet ćemo da bi amplituda izlaznog signala bila 70,7% ulaznog signala. Također u -3dB dobitka kapacitivna reaktancija i otpor bi bili jednaki. R = Xc.

Koja je formula granične frekvencije?

Formula granične frekvencije potpuno je ista kao kod niskopropusnog filtra.

f c = 1 / 2πRC

Dakle, R je otpor, a C kapacitet. Ako stavimo vrijednost, znat ćemo graničnu frekvenciju.

Proračun izlaznog napona

Pogledajmo prvu sliku, sklop u kojem se 1 otpor i jedan kondenzator koriste za formiranje visokopropusnog filtra ili RC kruga.

Kada se istosmjerni signal primijeni preko kruga, to je otpor kruga koji stvara pad kad struja teče. Ali u slučaju AC signala nije otpor već impedancija odgovorna za pad napona, što se mjeri i u Ohmima.

U RC krugu postoje dvije otporne stvari. Jedan je otpor, a drugi kapacitivna reaktancija kondenzatora. Dakle, prvo moramo izmjeriti kapacitivnu reaktancu kondenzatora jer će biti potrebna za izračunavanje impedancije kruga.

Prva otporna opozicija je kapacitivna reaktancija, formula je:

Xc = 1 / 2πfC

Izlaz formule bit će u ohmima, jer je ohm jedinica kapacitivne reaktancije, jer oporba znači otpor.

Druga oporba je sam otpornik. Vrijednost otpornika je također otpor.

Dakle, kombinirajući ove dvije opozicije dobit ćemo ukupan otpor, koji je impedancija u krugu RC (ulazni signal izmjeničnog napona).

Impedancija označava kao Z

Formula je: -

Kao što je već spomenuto u niskoj frekvenciji, reaktancija kondenzatora je previsoka da djeluje kao otvoreni krug, reaktancija kondenzatora je beskonačna na niskoj frekvenciji pa blokira signal. Tada je izlazni dobitak 0, a zbog bloka izlazni napon ostaje 0 dok se ne postigne granična frekvencija.

Ali u visokoj frekvenciji dogodit će se suprotno reaktancija kondenzatora je preniska da djeluje kao kratki spoj, reaktancija kondenzatora je 0 na visokoj frekvenciji pa propušta signal. Tada je izlazni dobitak 1, to jest situacija dobitka jedinstva i zbog jedinstvenog dobitka izlazni napon je jednak ulaznom naponu nakon dostizanja granične frekvencije.

Primjer s izračunom

Kao što već znamo što se zapravo događa u krugu i kako saznati vrijednost. Odaberimo praktične vrijednosti.

Pokupimo najčešće vrijednosti otpornika i kondenzatora, 330k i 100pF. Odabrali smo vrijednost jer je široko dostupna i lakše ju je izračunati.

Pogledajmo kolika će biti granična frekvencija i koliki će biti izlazni napon.

Odsječena frekvencija bit će: -

Rješavanjem ove jednadžbe granična frekvencija je 4825Hz ili 4,825Khz.

Da vidimo je li istina ili nije…

Ovo je sklop primjera.

Kao što je frekvencijski odziv opisan prije da će na graničnoj frekvenciji dB biti

-3dB, bez obzira na frekvencije. Pretražit ćemo -3dB na izlaznom signalu i vidjeti je li 4825Hz (4.825Khz) ili nije.

Evo frekvencijskog odziva: -

Postavimo kursor na -3dB i vidjet ćemo rezultat.

Kao što možemo vidjeti frekvencijski odziv (naziva se i Bode Plot), postavili smo kursor na -3,03 dB i dobili smo frekvenciju pojasa od 4,814 kHz.

Pomak faze

Fazni kut označava kako će φ (Phi) biti na izlazu +45

Ovo je fazni pomak kruga, koji se koristi kao praktični primjer.

Otkrijmo vrijednost faznog pomaka na graničnoj frekvenciji: -

Kursor smo postavili na +45

Ovo je visokopropusni filtar drugog reda. KAPACITOR i RESISTOR je prvog reda, a KAPACITOR1 i RESISTOR1 drugog reda. Kaskadno zajedno tvore visokopropusni filtar drugog reda.

Filtar drugog reda ima ulogu nagiba od 2 x + 20dB / desetljeće ili + 40dB (12dB / oktavu).

Evo krivulje odgovora: -

Nagib je + 20dB / Desetljeće i crveni na konačnom izlazu koji ima nagib od + 40dB / Desetljeće.

To će izračunati graničnu frekvenciju visokopropusnog kruga drugog reda.

Baš kao i niskopropusni filtar, nije tako dobro kaskadirati dva pasivna visokopropusna filtra jer dinamička impedancija svakog reda filtra utječe na drugu mrežu u istom krugu.

Prijave

Niskopropusni filtar široko se koristi u elektronici.

Evo nekoliko aplikacija: -

Audio prijemnik i ekvilajzer
Sustav kontrole glazbe i frekvencijska modulacija visokih tonova.
Generator funkcija
Katodna televizija i osciloskop.
Generator kvadratnih valova iz trokutastog vala.
Generatori impulsa.
Generatori rampe u korak.