A ylipäästösuodatin on elektroninen suodatin, joka sallii signaalit korkeammilla taajuuksilla kuin tietty rajataajuus ja vaimentaa signaaleja alemmilla taajuuksilla kuin tämä rajataajuus. Tämä suodatin on käänteinen alipäästösuodattimelle, ja se tunnetaan myös nimellä HPF, bassosuodatin tai matalapäästösuodatin. Yhdistelmä alipäästösuodatin ja ylipäästösuodatin tunnetaan kaistanpäästösuodattimena, joka sallii vain tietyn alueen taajuudet. On olemassa erilaisia ylipäästösuodattimia, jotka perustuvat piirin suunnitteluun sekä komponentteihin, joita käytetään suodattimen kaltaisen suunnittelussa; aktiivinen ylipäästösuodatin, passiivinen HPF, RC HPF, ensimmäisen asteen HPF, toisen asteen HPF, Butterworth , Chebyshev ja Bessel ylipäästösuodattimet. Tässä artikkelissa selitetään lyhyesti passiivinen ylipäästösuodatin, sen piiri, toiminta, tyypit ja sovellukset.
Mikä on passiivinen ylipäästösuodatin?
Eräs elektroninen suodatin, jota käytetään sallimaan vain korkeataajuisten signaalien kulkea läpi samalla kun se estää matalataajuiset signaalit, tunnetaan passiivisena ylipäästösuodattimena. Tämä suodatin tunnetaan myös passiivisuotimena, koska se ei tarvitse ulkoista virtalähdettä toimiakseen ja se on myös riippuvainen yksinomaan tulevasta signaalienergiasta.
Tämä suodatin on suunniteltu passiivisilla komponenteilla, kuten; vastukset, induktorit ja kondensaattorit. Nämä komponenttiarvot yksinkertaisesti määräävät suodattimen rajataajuuden, jossa tämä taajuus on estettyjen tai vaimennettujen signaalien alapuolella.
Passiivinen ylipäästösuodatinpiiri
Alla on esitetty passiivisen ylipäästösuodattimen suunnittelupiiri, joka käyttää vastusta ja kondensaattoria. Tämä piiri on samanlainen kuin passiivinen LPF, mutta vastus ja kondensaattori on yksinkertaisesti vaihdettu piirissä. Passiivisen ylipäästösuodatinpiirin kondensaattori on kytketty yksinkertaisesti sarjaan vastuksen avulla. Yleensä kun tulosignaali toimitetaan polarisoimattoman kondensaattorin ja vastuksen sarjayhdistelmälle, suodatettu lähtö on käytettävissä tai vedetty vastuksen yli.
Tämä suodatin yksinkertaisesti sallii korkeammat taajuudet ja estää matalataajuiset signaalit. Rajataajuuden arvo riippuu pääasiassa piirin suunnitteluun valittujen komponenttien arvoista. Näillä suodattimilla on useita sovelluksia 10 MHz:n suurtaajuusalueella. Koska komponentit vaihtuvat tässä piirissä, toimitetun kondensaattorin vasteet muuttuvat, mikä on täsmälleen päinvastainen kuin alipäästösuodattimen vaste.
Tämän piirin kondensaattori matalilla taajuuksilla toimii kuin avoin piiri ja korkeammilla taajuuksilla; se toimii kuin oikosulku. Tässä piirissä kondensaattori estää alemmat taajuudet, jotka tulevat kondensaattoriin kondensaattorin kapasitiivisen reaktanssin vuoksi.
Kondensaattori vastustaa jonkin verran virtaa tässä piirissä sitoutuakseen kondensaattorin kapasitanssialueella. Joten katkaisutaajuuden jälkeinen kondensaattori sallii kaikki taajuudet kapasitiivisen reaktanssin pienenemisarvon vuoksi. Joten tämä saa tämän suodatinpiirin välittämään koko tulosignaalin lähtöön aina, kun tulosignaalin taajuus on suurempi kuin rajataajuuteen 'fc'.
Reaktanssin arvo kasvaa matalilla taajuuksilla, jolloin kyky vastustaa virran virtausta koko kondensaattorissa paranee. Rajataajuuden alla olevaa taajuuskaistaa kutsutaan 'Pysäytyskaistaksi' ja rajataajuuden jälkeistä taajuuskaistaa kutsutaan 'päästökaistaksi'.
Katkaisutaajuus
Passiivisen ylipäästösuodattimen rajataajuuden kaava on esitetty alla. Tämä kaava on samanlainen kuin alipäästösuodatin.
Fc = 1/2πRC
Missä 'R' on vastustusta & 'C' on kapasitanssi.
Passiivisen ylipäästösuodattimen vaihekulma
Passiivisen HPF:n vaihekulma on merkitty φ:llä (Phi), joka on +45 lähdössä i/p-signaalista -3 dB (tai) katkaisutaajuudella.
Suodattimen taajuusvasteen mukaan se siirtää kaikki signaalit rajataajuuden yli äärettömään. Vaihesiirtokaava ei ole samanlainen kuin alipäästösuodatin, koska tässä suodattimessa vaihe muuttuu negatiiviseksi, vaikka HPF:ssä se on positiivinen vaihesiirto, joten vaihekulmakaava on;
Vaihesiirto (φ) = arctan (1/2πfRC)
Aika vakio
Piirin kondensaattori saa lataus- ja purkausvaikutelman tulosignaalin taajuuksista tunnetaan aikavakiona, jota merkitään τ:lla (Tau). Aikavakio liittyy myös rajataajuuteen.
τ = RC = 1/2πfc
Joskus aina kun meillä on aikavakion arvo, meidän on tiedettävä rajataajuus, joten kaavaa muuttamalla saamme alla olevan yhtälön.
fc = 1/2πRC
Tiedämme, että τ = RC
Yllä oleva yhtälö tulee siis fc = 1 / 2πτ.
Esimerkki
Aktiivinen ylipäästösuodatinpiiri, joka käyttää 330k vastusta ja 100pF kondensaattoria, on esitetty alla. Laske rajataajuus.
Kaava rajataajuuden laskemiseksi on esitetty alla.
Katkaisutaajuus fc = 1/2πfC
Tiedämme, että vastuksen 330k ja kondensaattorin 100pF arvot korvaavat nämä arvot yllä olevassa yhtälössä.
Katkaisutaajuus fc = 1/2 x 3,14 x 330 000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (tai) 4.825Khz.
Passiivinen ylipäästösuodattimen siirtotoiminto
Siirtofunktio selittää pääasiallisen suhteen passiivisen ylipäästösuodattimen tulo- ja lähtösignaalien välillä. Joten passiivisen HPF-laskennan siirtofunktiota käsitellään alla.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = IS
pe / pe
IR/I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)
Ota RC = 1/ωC
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Yllä oleva yhtälö on passiivinen ylipäästösuodattimen siirtofunktio. Joten jännitteen vahvistus suodattimen jokaisella 'ω'-arvolla voidaan mitata yllä olevalla yhtälöllä.
Passiivisten ylipäästösuodattimien tyypit
Passiivisia ylipäästösuotimia on kahdenlaisia; ensimmäisen asteen passiivinen HPF ja toisen asteen passiivinen HPF, joita käsitellään alla.
Ensiluokkainen passiivinen HPF
Ensimmäisen asteen passiivinen ylipäästösuodatinpiiri on esitetty alla. Tämä piiri voidaan suunnitella vain yhdellä reaktiivisella komponentilla, jossa on vastus. Tämä suodatinpiiri estää matalataajuiset signaalit, mutta sallii korkeataajuiset signaalit asetetun arvon yläpuolella. Tämä piiri käyttää passiivisia komponentteja eikä tarvitse ulkoista virtalähdettä. Aina kun tulosignaali toimitetaan tälle kondensaattorin ja vastuksen sarjayhdistelmälle, suodatettu lähtö saadaan vastuksen yli.
Katkaisutaajuuskaava ensimmäisen asteen passiiviselle HPS:lle on sama kuin passiivisen alipäästösuodattimen, joka on esitetty alla.
fc = 1/2πRC
Toisen asteen passiivinen HPF
Toisen asteen passiivinen ylipäästösuodatinpiiri on esitetty alla. Tämä suodatinpiiri on suunniteltu yhdistämällä kaksi ensimmäisen asteen HPF:ää. Tämä piiri käyttää kahta reaktiivista komponenttia kaksi kondensaattorit ja kaksi vastusta, jotka tekevät suodatinpiiristä toisen asteen. Joten tämä kaksivaiheisen suodattimen suorituskyky vastaa yksivaiheista suodatinta, vaikka tämän suodattimen kaltevuus voidaan saavuttaa -40 dB/10 katkaisutaajuuden vaihtelun vuoksi.
Tämä suodatin on erittäin tehokas verrattuna yksivaiheiseen suodattimeen, koska se sisältää kaksi tallennuspistettä. Joten kaksivaiheisen suodattimen katkaisutaajuus riippuu pääasiassa kahdesta kondensaattorista ja kahdesta vastukset arvot, jotka annetaan;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Sovellukset
The passiivisten ylipäästösuodattimien sovellukset Sisällytä seuraavat.
- Passiivinen ylipäästösuodatin on suodatin, joka estää matalat taajuudet, mutta läpäisee korkean taajuuden ennalta määrätyn arvon yläpuolella.
- Passiivisia ylipäästösuodattimia käytetään taajuuskorjaimissa ja audiovastaanottimissa.
- Näitä käytetään musiikin ohjausjärjestelmissä ja taajuusmodulaatio .
- Näitä käytetään toimintogeneraattoreissa, pulssigeneraattoreissa, ramp-to-step-generaattoreissa, CRO:issa, CRT:issä jne.
- Näitä suodattimia käytetään tavallisesti äänenkäsittelyssä matalataajuisen kohinan poistamiseksi äänivahvistimista aina, kun vaaditaan maksimitaajuuksia.
- Näitä suodattimia käytetään usein HPF:issä parantamaan reunoja sekä muita korkeataajuisia komponentteja digitaalisissa kuvissa.
- Näitä käytetään erilaisissa teollisissa ja myös tieteellisissä sovelluksissa, kuten; seisminen analyysi ja tutkajärjestelmät sekä biolääketieteen alalla EKG:n ymmärtämiseksi.
- Tämäntyyppiset suodattimet ovat tärkeitä työkaluja elektroniikassa ja signaalinkäsittelyssä, jotta korkeataajuiset signaalit sallivat ja estävät matalataajuisia signaaleja.
Tämä on siis katsaus passiiviseen ylipäästösuodatin, piirit, toimiva , tyypit ja sen sovellukset. Suodatinpiiri on suunniteltu vain passiivisista komponenteista, kuten; vastus & kondensaattori. Nämä suodattimet eivät vaadi ulkopuolista lähdettä, joten niissä ei ole vahvistusta, mikä tarkoittaa, että lähtösignaalin amplitudi on aina yhtä suuri tai pienempi kuin tulosignaalin amplitudi. Nämä suodatinmallit ovat erittäin yksinkertaisia, ja näiden suodattimien valmistukseen käytetyt komponentit ovat myös erittäin halpoja. Tässä on kysymys sinulle, mikä on passiivinen alipäästösuodatin?
