Пасивни високопропусни филтер

Раније смо разговарали о пасивном нископропусном филтру, сада је време да погледамо увид у пасивни високопропусни филтер.

Исто као и раније, ако погледате име, оно приказује „Пасивно“, „Високо“, „Пролазно“ и „Филтрирање“. Дакле, као што и само име говори, то је филтер који ће блокирати ниске фреквенције, али ће пропустити високу фреквенцију изнад унапред одређене вредности, која ће се израчунати по формули.

То је „пасивно“ што значи да нема спољашњег напајања, нема појачања улазног сигнала; склоп ћемо направити помоћу „пасивних“ компонената које не захтевају спољни извор напајања. Пасивне компоненте су исте као нископропусни филтер, али редослед повезивања биће тачно обрнут. Пасивне компоненте су отпорник (Р) и

кондензатор (Ц). Поново је то конфигурација РЦ филтера.

Погледајмо шта ће се догодити ако конструишемо коло и проверимо одговор или „Боде цртање“…

Ево круга на овој слици:

Ово је РЦ филтер. Генерално улазни сигнал се примењује на овом серије комбинацију од не-поларизед кондензатор и отпорник. То је филтер првог реда, јер у колу постоји само једна реактивна компонента која је кондензатор. Филтрирани излаз биће доступан преко отпорника. Комбинација овог двојца је потпуно супротна нископропусном филтру. Ако упоредимо коло са нископропусним филтером, видећемо да је положај отпорника и кондензатора измењен.

Како функционише високопропусни филтер?

На ниским фреквенцијама реактанса кондензатора ће бити врло велика и деловаће попут отвореног кола и блокирати улазни сигнал испод тачке пресека фреквенције (фц). Али када тачка пресека фреквенције достигне реактансу кондензатора ће почети да се смањује и дозвољава да сигнал пролази директно. То ћемо детаљно видети на кривој фреквенцијског одзива.

Ево криве како изгледа на излазу кондензатора: -

Фреквенцијски одзив и гранична фреквенција

Ово је крива фреквенцијског одзива тог круга високопропусног филтра првог реда.

ф ц Да ли је гранична фреквенција филтра. На тачки -3дБ сигнал сме да прође. Овај -3дБ такође означава граничну фреквенцију. Од 10Хз до граничне фреквенције сигнал не сме проћи, јер је фреквенција Ниска фреквенција, у овом тренутку то је део зауставног опсега где сигнал не сме проћи из филтра већ изнад граничне фреквенције након -3дБ део се назива позицијом пропусног опсега где сигнал сме да пролази. Нагиб криве је + 20дБ по деценији. Тачно супротно нископропусном филтру.

Формула за израчунавање добитка је иста као што смо користили у претходном водичу у пасивном нископропусном филтру.

Добитак (дБ) = 20 лог (Воут / Вин)

Након граничног сигнала, одговори круга се постепено повећавају на Вин од 0 и овај пораст се дешава брзином од + 20дБ / Декаду. Ако израчунамо повећање по октави износиће 6дБ.

Ова крива фреквенцијског одзива је Боде црта високопропусног филтера. Одабиром одговарајућег кондензатора и одговарајућег отпорника могли бисмо зауставити ниске фреквенције, ограничити сигнал који пролази кроз филтарско коло без утицаја на сигнал јер нема активног одзива.

На горњој слици налази се реч Бандвидтх. Означава након које фреквенције ће сигнал проћи. Дакле, ако се ради о високопропусном филтру од 600 Кхз, пропусни опсег ће бити од 600 кхз до бесконачности. Као што ће омогућити пролазак свих сигнала изнад граничне фреквенције.

На граничној фреквенцији добићемо појачање од -3дБ. У том тренутку ако упоредимо амплитуду излазног сигнала са улазним сигналом, видећемо да би амплитуда излазног сигнала била 70,7% улазног сигнала. Такође у -3дБ добити капацитивна реактанса и отпор би били једнаки. Р = Ксц.

Која је формула граничне фреквенције?

Формула граничне фреквенције је потпуно иста као и нископропусни филтер.

ф ц = 1 / 2πРЦ

Дакле, Р је отпор, а Ц капацитет. Ако ставимо вредност, знаћемо граничну фреквенцију.

Прорачун излазног напона

Погледајмо прву слику, склоп у којем се 1 отпорник и један кондензатор користе за формирање високопропусног филтера или РЦ кола.

Када се једносмерни сигнал примени преко кола, то је отпор круга који ствара пад током протока струје. Али у случају АЦ сигнала није отпор већ је импеданција одговорна за пад напона, који се такође мери у Охмима.

У РЦ колу постоје две отпорне ствари. Један је отпор, а други капацитивна реактанца кондензатора. Дакле, прво морамо да измеримо капацитивну реактанцу кондензатора јер ће бити потребна за израчунавање импедансе кола.

Прва отпорна опозиција је капацитивна реактанција, формула је:

Ксц = 1 / 2πфЦ

Излаз формуле биће у охмима, јер је охм јединица капацитивне реактанције, јер опозиција значи отпор.

Друга опозиција је сам отпорник. Вредност отпорника је такође отпор.

Дакле, комбиновањем ове две опозиције добићемо укупан отпор, који је импеданса у кругу РЦ (улаз АЦ сигнала).

Импеданса означава З

Формула је: -

Као што је претходно речено у ниској фреквенцији, реактанса кондензатора је превисока да делује као отворени круг, реактанција кондензатора је бесконачна на ниској фреквенцији, па блокира сигнал. Тада је излазни добитак 0, а због блока излазни напон остаје 0 док се не достигне гранична фреквенција.

Али код високе фреквенције десиће се супротно реактанција кондензатора је прениска да делује као кратки спој, реактанција кондензатора је 0 на високој фреквенцији па пропушта сигнал. Тада је излазни добитак 1, то јест стање добитка јединства и због јединственог појачања излазни напон је исти као улазни напон након достизања граничне фреквенције.

Пример са прорачуном

Као што већ знамо шта се заправо дешава у кругу и како сазнати вредност. Изаберимо практичне вредности.

Покупимо најчешће вредности отпорника и кондензатора, 330к и 100пФ. Вредност смо одабрали пошто је широко доступна и лакше је израчунати.

Погледајмо која ће бити гранична фреквенција и колики ће бити излазни напон.

Пресечена фреквенција биће: -

Решавањем ове једначине гранична фреквенција је 4825Хз или 4,825Кхз.

Да видимо да ли је то истина или не…

Ово је круг примера.

Као што је претходно описан фреквенцијски одзив на граничној фреквенцији, дБ ће бити

-3дБ, без обзира на фреквенције. Претражићемо -3дБ на излазном сигналу и видети да ли је 4825Хз (4.825Кхз) или није.

Ево фреквенцијског одзива: -

Поставимо курсор на -3дБ и видимо резултат.

Као што можемо видети фреквенцијски одзив (Такође се назива и Боде Плот), поставили смо курсор на -3,03 дБ и добили смо фреквенцију опсега од 4,814 кХз.

Фазни помак

Фазни угао означава да ће φ (Пхи) бити на излазу +45

Ово је фазно померање кола, које се користи као практичан пример.

Откријмо вредност фазног помака на граничној фреквенцији: -

Курсор смо поставили на +45

Ово је високопропусни филтер другог реда. КАПАЦИТОР и РЕСИСТОР је први ред, а КАПАЦИТОР1 и РЕСИСТОР1 другог реда. Каскадно заједно чине високопропусни филтер другог реда.

Филтер другог реда има улогу нагиба од 2 к + 20дБ / декаду или + 40дБ (12дБ / октаву).

Ево криве одговора: -

Нагиб је + 20дБ / Декада и црвени на коначном излазу који има нагиб од + 40дБ / Декада.

Ово ће израчунати граничну фреквенцију високопропусног круга другог реда.

Баш као и нископропусни филтер, није тако добро каскадирати два пасивна високопропусна филтра, јер динамичка импеданса сваког реда филтера утиче на другу мрежу у истим струјним круговима.

Апликације

Нископропусни филтер је широко коришћена кола у електроници.

Ево неколико апликација: -

Аудио пријемник и еквилајзер
Систем за контролу музике и модулација фреквенција високих тонова.
Генератор функција
Катодна телевизија и осцилоскоп.
Генератор квадратних таласа из троугластог таласа.
Генератори импулса.
Генератори рампе у корак.