Што такое высокачашчынны фільтр?

"Фільтр высокіх частот - гэта поўная супрацьлегласць ланцугу фільтра нізкіх частот, паколькі два кампаненты памяняліся месцамі, а выхадны сігнал фільтраў цяпер прымаецца з рэзістара wтут, паколькі фільтр нізкіх частот прапускае сігналы толькі ніжэй за кропку адсечкі, ƒc, схема пасіўнага фільтра высокіх частот, як вынікае з яе назвы, прапускае толькі сігналы вышэй абранай кропкі адсячэння, ƒc ліквідуючы любыя нізкачашчынныя сігналы з формы хвалі. ----- FMUSER"

змест

1) Схема фільтра высокіх частот

2) Частотная характарыстыка фільтра высокіх частот 1-га парадку

3) Частата скарачэння і фазавы зрух

4) Прыклад фільтра высокіх частот №1

5) Фільтр высокіх частот другога парадку

6) Рэзюмэ фільтра высокіх частот

7) RC дыферэнцыятар

Схема фільтра высокіх частот

У гэтай схеме схемы рэактыўнае супраціўленне кандэнсатара вельмі высокае на нізкіх частотах, таму кандэнсатар дзейнічае як разамкнуты ланцуг і блакуе любыя ўваходныя сігналы на VIN, пакуль не будзе дасягнута кропка частоты адсечкі (ƒC). 

Вышэй гэтай кропкі частаты адсечкі рэактыўнае супраціўленне кандэнсатара настолькі паменшылася, што цяпер ён дзейнічае больш як кароткае замыканне, дазваляючы ўсім уваходным сігналам праходзіць непасрэдна на выхад, як паказана ніжэй на крывой водгуку фільтраў.

Глядзіце таксама: >> Што такое фільтра нізкіх частот і як стварыць фільтр нізкіх частот? 

Частотная характарыстыка фільтра высокіх частот 1-га парадку

Графік Бодэ або крывая частотнай характарыстыкі, прыведзеная вышэй для пасіўнага фільтра высокіх частот, цалкам супрацьлеглая фільтру нізкіх частот. Тут сігнал аслабляецца або заглушаецца на нізкіх частотах з выхадам, які павялічваецца на +20 дБ/дэкаду (6 дБ/актаву), пакуль частата не дасягне кропкі адсечкі (ƒc), дзе зноў R = Xc. 

Ён мае крывую водгуку, якая распасціраецца ўніз ад бясконцасці да частоты зрэзу, дзе амплітуда выхаднога напружання складае 1/√2 = 70.7% ад значэння ўваходнага сігналу або -3 дБ (20 log (Vout/Vin)) ад уваходнага значэння.

Таксама мы можам бачыць, што фазавы вугал ( Φ ) выхаднога сігналу ПЕРАДЗЕ, чым уваходны, і роўны +45o на частаце ƒc. АЧХ для гэтага фільтра азначае, што фільтр можа прапускаць усе сігналы да бясконцасці. Аднак на практыцы рэакцыя фільтра не распаўсюджваецца на бясконцасць, а абмежавана электрычнымі характарыстыкамі кампанентаў, якія выкарыстоўваюцца.

Кропку частаты адсечкі для фільтра высокіх частот першага парадку можна знайсці з дапамогай таго ж ураўнення, што і для фільтра нізкіх частот, але ўраўненне для фазавага зруху крыху мадыфікавана з улікам станоўчага фазавага вугла, як паказана ніжэй.

Глядзіце таксама: >> Як стварыць нізкачашчынны фільтр - сабвуфер?

Частата скарачэння і фазавы зрух

 

Каэфіцыент узмацнення ланцуга, Av, які задаецца як Vout/Vin (велічыня) і разлічваецца як:

Прыклад фільтра высокіх частот №1
Разлічыце частату адсечкі або «кропку перапынку» (ƒc) для простага пасіўнага фільтра высокіх частот, які складаецца з кандэнсатара 82 пФ, злучанага паслядоўна з рэзістарам 240 кОм.

Фільтр высокіх частот другога парадку
Зноў жа, як і ў выпадку з фільтрамі нізкіх частот, прыступкі фільтра высокіх частот могуць быць аб'яднаны каскадам, каб утварыць фільтр другога парадку (двухполюсны), як паказана.

 

У апісанай вышэй схеме выкарыстоўваюцца два фільтры першага парадку, злучаныя або каскадаваныя разам, каб утварыць сетку высокіх частот другога парадку або двухполюсную сетку. Затым каскад фільтра першага парадку можна пераўтварыць у тып фільтра другога парадку, проста выкарыстоўваючы дадатковую сетку RC, такую ​​ж, як і для фільтра нізкіх частот 2-га парадку. Атрыманая схема фільтра высокіх частот другога парадку будзе мець нахіл 40 дБ/дэкаду (12 дБ/актаву).

Як і ў выпадку з фільтрам нізкіх частот, частата зрэзу ƒc вызначаецца як рэзістарамі, так і кандэнсатарамі наступным чынам.

На практыцы каскаднае аб'яднанне пасіўных фільтраў для стварэння фільтраў большага парадку складана дакладна рэалізаваць, паколькі дынамічны супраціў кожнага парадку фільтра ўплывае на суседнюю сетку. Аднак, каб паменшыць эфект нагрузкі, мы можам павялічыць імпеданс кожнай наступнай ступені ў 10 разоў у параўнанні з папярэдняй, таму R2 = 10*R1 і C2 = 1/10 ад C1.

Глядзіце таксама: >> Фільтры нізкіх частот: гэта тое, што ў вас ёсць, і вы з гэтым робіце! 

Рэзюмэ фільтра высокіх частот
Мы бачылі, што пасіўны фільтр высокіх частот - гэта поўная супрацьлегласць фільтру нізкіх частот. Гэты фільтр не мае выхаднога напружання ад пастаяннага току (0 Гц) да зададзенай кропкі гранічнай частоты (ƒc). Гэтая ніжняя кропка лімітавай частоты складае 70.7% або -3 дБ (дБ = -20log VOUT/VIN) дазволенага ўзмацнення напружання.

Дыяпазон частот «ніжэй» гэтай кропкі адсячэння ƒc звычайна вядомы як паласа спынення, а дыяпазон частот «вышэй» гэтай кропкі адсячэння звычайна вядомы як паласа прапускання.

Частату зрэзу, кутнюю частату або кропку -3 дБ фільтра высокіх частот можна знайсці па стандартнай формуле: ƒc = 1/(2πRC). Фазавы кут выніковага выхаднога сігналу пры ƒc складае +45o. Як правіла, фільтр высокіх частот менш скажае, чым яго эквівалентны фільтр нізкіх частот, дзякуючы больш высокім працоўным частотам.

Вельмі распаўсюджанае прымяненне гэтага тыпу пасіўных фільтраў у гукавых узмацняльніках у якасці раздзяляльнага кандэнсатара паміж дзвюма каскадамі ўзмацняльніка гуку і ў акустычных сістэмах для накіравання больш высокачашчынных сігналаў на меншыя дынамікі тыпу "твітар", адначасова блакуючы ніжнія басавыя сігналы, або таксама выкарыстоўваецца ў якасці фільтраў для памяншэння любога нізкачашчыннага шуму або скажэнняў тыпу "грукат". 

Пры такім выкарыстанні ў аўдыяпрыкладаннях фільтр высокіх частот часам называюць фільтрам «НЧ» або «Фільтр басоў».

Выхадная напруга Vout залежыць ад пастаяннай часу і частаты ўваходнага сігналу, як было паказана раней. З сінусоідным сігналам пераменнага току, які падаецца ў ланцуг, ён паводзіць сябе як просты фільтр высокіх частот 1-га парадку. Але калі мы зменім уваходны сігнал на сігнал у форме квадратнай хвалі, які мае амаль вертыкальны крок, рэакцыя ланцуга рэзка змяняецца і стварае ланцуг, вядомы як дыферэнцыятар.

Глядзіце таксама: >> Падручнік па асновах РФ-фільтра 

RC дыферэнцыятар

Дагэтуль лічылася, што форма ўваходнага сігналу для фільтра сінусоідная або сінусоіда, якая складаецца з асноўнага сігналу і некаторых гармонік, якія працуюць у частотнай вобласці, што дае нам характарыстыку ў частотнай вобласці для фільтра. Аднак, калі мы падсілкуем фільтр высокіх частот квадратным сігналам, які працуе ў часовай вобласці, даючы ўваходны сігнал імпульснай або скачкападобнай характарыстыкі, форма выхаднога сігналу будзе складацца з кароткага імпульсу або ўсплёскаў, як паказана.

Схема дыферэнцыятара RC

Кожны цыкл уваходнага сігналу квадратнай хвалі стварае два ўсплёскі на выхадзе, адзін станоўчы і адзін адмоўны, чыя амплітуда роўная амплітудзе ўваходнага сігналу. Хуткасць згасання спайкоў залежыць ад пастаяннай часу ( RC ) значэння абодвух кампанентаў ( t = R x C ) і значэння ўваходнай частаты. Па меры павелічэння частаты выхадныя імпульсы ўсё больш нагадваюць форму ўваходнага сігналу.

Вам таксама можа спадабацца:

У чым розніца паміж AM і FM?

Што такое FM (частотная мадуляцыя)?

Што такое адрозненні паміж АМ і FM-радыё сігналаў?

Частотная мадуляцыя Перавагі і недахопы

Прыёмнік AM супраць FM-рэсівер | Адрозненне паміж прымачом AM і FM-прыёмнікам

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў