რა არის მაღალი გამშვები ფილტრი: სამუშაო და მისი აპლიკაციები

ფილტრები არის ელექტრონული სქემები, რომლებიც საშუალებას აძლევს კონკრეტულ სიხშირის კომპონენტებს და ასუსტებენ შეყვანის სიგნალის არასასურველ სიხშირის კომპონენტებს. ეს არის ნაპოვნი სხვადასხვა ელექტრონულ აპლიკაციებში, რომელიც იძლევა სიგნალის სიხშირეების კონკრეტულ დიაპაზონს. ძირითადად, ფილტრები იყოფა ორ ტიპად, დიზაინისა და ექსპლუატაციის დროს გამოყენებული კომპონენტების ტიპის მიხედვით. ეს არის პასიური და აქტიური ფილტრები. სიხშირის დიაპაზონიდან გამომდინარე, ფილტრები იყოფა 4 ტიპად. ესენია დაბალი გამავლობის ფილტრები, მაღალი გამავლობის ფილტრები, ბენდის გავლის ფილტრები და ბენდის გაჩერების ფილტრები. ეს სტატია აღწერს High Pass ფილტრს, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც აქტიური ფილტრი, ასევე პასიური ფილტრი. რა არის High Pass ფილტრი? ფილტრს აქვს უნარი დაუშვას სიგნალის მაღალი სიხშირის კომპონენტები და ასუსტებს სიგნალის ყველა დაბალი სიხშირის კომპონენტს. სიგნალი, ცნობილია როგორც High Pass Filter. მას შეუძლია დაუშვას მაღალი სიხშირის კომპონენტები უფრო დიდი ვიდრე გათიშვის სიხშირეზე და უარყოფს სიგნალის ყველა სხვა არასასურველ სიხშირის კომპონენტს. ამ ტიპის ფილტრები გვხვდება სხვადასხვა RF სქემებში და სიგნალის დამუშავების სისტემებში. პრაქტიკაში, ეს ფილტრი საშუალებას მისცემს სიგნალის უფრო დაბალ სიხშირეს, რაც უფრო დაბალია ვიდრე გათიშვის სიხშირე. High Pass Filter Circuit ეს წრე იგივეა, რაც დაბალი გამავლობის ფილტრის წრედი, გარდა იმისა, რომ კომპონენტების რეზისტორი და კონდენსატორი ურთიერთშემცვლელია, როგორც ეს მოცემულია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.High Pass Filter Circuitორი პასიური ელემენტის რეზისტორი და კონდენსატორი დაკავშირებულია სერიულ კომბინაციაში, რათა დაუშვას სიგნალის გამორთვის სიხშირეზე მაღალი სიხშირე. სიგნალის გამომავალი ძაბვა მიიღება რეზისტორზე, კონდენსატორზე შეყვანის ძაბვის გამოყენებით. ამ ტიპის ფილტრი შედის პირველი რიგის მაღალი გამტარი ფილტრის წრეში. მეორე რიგის HPF სხვა არაფერია, თუ არა ორი RC მაღალი გამტარი ფილტრის სქემის კასკადური სერიები. მეორე რიგის HPF-ში გამშვები ზოლის მომატება იქნება +40dB/ათწლეულის სიჩქარით. პასიური RC HPC პასიური RC მაღალი გამტარი ფილტრის წრე შეიძლება შეიქმნას ორ კომბინაციად, როგორიცაა რეზისტორი და კონდენსატორი (პასიური RC HPF); რეზისტორი და ინდუქტორი (პასიური RL HPF) განაცხადის საფუძველზე. პასიური RC HPF გამოიყენება აპლიკაციებისთვის აუდიო ან დაბალი სიხშირის დიაპაზონში. პასიური RL HPF სქემები გამოიყენება RF ან მაღალი სიხშირის დიაპაზონში გამოსაყენებლად. მაღალგამტარი ფილტრის წრეს ასევე უწოდებენ პასიურ RC მაღალგამტარ ფილტრს, პასიური ელემენტების გამოყენების გამო, როგორიცაა რეზისტორი და კონდენსატორი. მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ არ არის საჭირო გარე კვების ბლოკის ან გამაძლიერებელი კომპონენტის გამოყენება. პასიური RC HPF არის მარტივი RC HPF წრე, როგორც ეს მოცემულია ზემოთ მოცემულ ფიგურაში. კონდენსატორი და რეზისტორი დაკავშირებულია სერიაში, სადაც გამომავალი ძაბვა განვითარებულია რეზისტორზე. კონდენსატორის რეაქტიულობის გამო, ფილტრი იძლევა სიგნალის მხოლოდ მაღალ სიხშირეს, რომელიც აღემატება გათიშვის სიხშირეს და ბლოკავს სიგნალის ქვედა სიხშირეებს გათიშვის სიხშირის ქვემოთ. ეს მაღალი გამავლობის ფილტრის მახასიათებლები ახსნილია სიხშირის რეაგირებისა და გამომავალი სიგნალის ფაზის ცვლის თვალსაზრისით. იდეალური მახასიათებლები HPF– ის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ ის იძლევა ყველა მაღალი სიხშირის კომპონენტს, რომელიც აღემატება გათიშვის სიხშირეს და ამცირებს ყველა დაბალ სიხშირეს სიგნალი, რომელიც უფრო დაბალია ვიდრე გათიშვის სიხშირე. HPF-ის იდეალური მახასიათებლები ნაჩვენებია ქვემოთ. გამტარ ზოლს მოიხსენიებენ როგორც HPF საშუალებას აძლევს უფრო მაღალ სიხშირეებს, რომლებიც აღემატება გათიშვის სიხშირეს. ეს ფილტრი ასუსტებს დაბალ სიხშირეებს, რასაც მოხსენიებულია, როგორც გაჩერების ზოლი.მაღალი გამავლობის ფილტრის იდეალური მახასიათებლები სიხშირის რეაგირება გამომავალი სიგნალის სიხშირე პირდაპირპროპორციულია მოგების. როდესაც სიხშირე იზრდება, მოგება იზრდება. RC მაღალგამტარი ფილტრის სიხშირეზე პასუხი დამოკიდებულია კონდენსატორის რეაქტიულობაზე. კონდენსატორი აწარმოებს საჭირო რაოდენობის რეაქტიულობას ან მაღალ რეაქტიულობას სიგნალის დაბალი სიხშირის შესასუსტებლად, ანუ წყვეტის სიხშირის ქვემოთ. კონდენსატორის დაბალი რეაქტიულობისას, RC მაღალი გამავლობის ფილტრი იძლევა სიგნალის მაღალი სიხშირის კომპონენტებს, ანუ უფრო დიდია ვიდრე გათიშვის სიხშირე. მაგრამ, პრაქტიკულად, RC მაღალი გამტარი ფილტრი საშუალებას აძლევს დაბალ სიხშირეებს მისი წყვეტის სიხშირის ქვემოთ. RC მაღალი გავლის ფილტრის მოგება ხდება ერთიანობისას, როდესაც რეაქტიულობა დაბალია/ნულოვანია მაღალი სიხშირეებით. ანუ გამომავალი ძაბვა იგივეა, რაც მოცემული შეყვანის ძაბვა. მაღალი სიხშირეების დასაშვებად და დაბალ სიხშირეებზე უარის თქმის მიზნით, ტევადობის რეაქტიულობა მცირდება სიხშირის მატებასთან ერთად, რაც იწვევს გამომავალი ძაბვისა და მომატების ზრდას. კონდენსტაციური რეაქტიულობა მოცემულია როგორც, Xc = 1/2πfc, სადაც 'fc' = წყვეტის სიხშირე Hz'Xc'= ტევადობის რეაქტიულობაში RC მაღალგამტარი ფილტრის სიხშირის პასუხი და ფაზური ცვლის მახასიათებლები ნაჩვენებია ქვემოთ.RC HPF მახასიათებლები ფიგურიდან ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ, რომ დაბალი სიხშირეები დაბლოკილია/უარყოფილია და გაზრდის გამომავალ ძაბვას +20dB/ათწლეულით, როდესაც სიხშირე არის შეწყვეტის სიხშირეზე და R = Xc. RC მაღალი გამტარი ფილტრი იძლევა მაღალ სიხშირეებს (გამორთვის სიხშირედან უსასრულობამდე), როდესაც გამომავალი ძაბვა არის 0.7071 ან მისი შეყვანის ძაბვის 70.71%, ანუ -3dB შეყვანის და გამომავალი დონეებზე (20 log Vout/Vin-ის გამოთვლით). ეს ნიშნავს, რომ HPF-ის სიხშირის პასუხი არის, მაღალი სიხშირის სიგნალები დაშვებულია წყვეტის სიხშირიდან უსასრულობამდე. გამორთვის სიხშირეზე, შემავალი სიგნალის და გამომავალი სიგნალის ფაზური ცვლა იგივეა, ანუ 45°-ზე. როდესაც სიგნალის სიხშირე აღემატება გათიშვის სიხშირეს, ფაზის კუთხე არის ნული. ეს ნიშნავს, რომ გამომავალი სიგნალი ფაზაშია მაღალი სიხშირის შეყვანის სიგნალთან მიმართებაში. კონდენსატორის დატენვისა და განმუხტვისთვის საჭირო დრო გამოიხატება დროის მუდმივის სახით, რომელიც აღინიშნება 'τ'. RC მაღალი გამავლობის ფილტრის დროის მუდმივი მოცემულია asτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RCT RC HPF- ის გათიშვის სიხშირე მოცემულია, მოცემული როგორც Φ=tan-1 (2/1πfRC) სადაც 'fc' = გამორთვის სიხშირე Hz'f' = ოპერაციული სიხშირე Hz'R' = წინააღმდეგობის მნიშვნელობა ohms'C'= კონდენსატორის მნიშვნელობა FaradsHigh Pass-ში ფილტრი Op-Amp-ის გამოყენებით მაღალგამტარი ფილტრი op-amp-ის გამოყენებით ძალიან მარტივია დაპროექტება და დანერგვა, რადგან ის იყენებს შეზღუდული რაოდენობას. ელექტრონული კომპონენტებისგან და ხსნის ხმაურს და გუგუნს. მაღალი გამტარი ფილტრის მიკროსქემის დიაგრამა op-amp-ის გამოყენებით ნაჩვენებია ქვემოთ. პასიური RC HPF უკავშირდება არაინვერტირებულ op-amp- ს გამაძლიერებელი და ძაბვის მომატების კონტროლისათვის.მაღალი გამავლობის ფილტრი Op-Amp- ის გამოყენებით გამომავალი შეზღუდულია op-amp- ის ღია მარყუჟის მახასიათებლებით. RC HPF– ის გამომუშავება გამოიყენება op-amp– ზე გამომავალი სიგნალის ძაბვის მომატების გასაძლიერებლად და კონტროლისთვის. მაღალი გამავლობის ფილტრის ძაბვის მომატება Op-amp– ის გამოყენებით მოცემულია როგორც Aᵥ = Vout/Vin = Af (f /fc)/√(1+(f/fc)2)სადაც Av= ძაბვის მომატება dB= 1+R2/R1Af = გამტარი ზოლის მომატებაfc= გათიშვის სიხშირე Hzf-ში = ოპერაციული სიხშირე Hzროცა f < fc (დაბალი სიხშირეები) , შემდეგ Vout/Vin < AfWhen f = fc (შეწყვეტის სიხშირეზე), შემდეგ Vout/Vin=Af/2 ^½ = 0.7071AfWhen f > fc (მაღალი სიხშირეები), შემდეგ Vout/Vin = Afდახურული მარყუჟის გამტარუნარიანობა Op-amp განსაზღვრავს HPF– ის ყველაზე მაღალ სიხშირეს, რომელსაც აქვს გამტარუნარიანობის მუდმივი ზრდა Af. )აქტიური მაღალი გამშვები ფილტრი თუ RC მაღალი გამტარი ფილტრი დაკავშირებულია აქტიურ ელემენტთან, როგორიცაა op-amp, რათა დაუშვას მაღალი სიხშირეები და უარყოფს დაბალ სიხშირეებს, მაშინ მას ეწოდება აქტიური HPF. აქტიური HPF-ის სიხშირეზე პასუხი და ფაზური ცვლა იგივეა, რაც RC HPF. აქტიური მაღალი გამტარი ფილტრის დანიშნულებაა ძაბვის მომატების კონტროლი და გამომავალი სიგნალის გაძლიერება. ქვემოთ მოყვანილია აქტიური მაღალი გამავლობის ფილტრის წრიული დიაგრამა.აქტიური HPF გაძლიერებისთვის RC HPF წრე დაკავშირებულია არაინვერტირებულ ოპ-გამაძლიერებელთან. პასიური მაღალი გავლის ფილტრის გამომუშავება და გათიშვის სიხშირე კონტროლდება op-amp. სადაც op-amp- ის გამტარუნარიანობა და მომატების მახასიათებლები განსაზღვრავს გათიშვის სიხშირეს. ამ ტიპის ფილტრი მოქმედებს როგორც bandpass ფილტრი. Op-amp ზრდის გამომავალი სიგნალის ამპლიტუდას და გამტარუნარიანობის ძაბვის მომატება მოცემულია 1+R2/R1, რაც იგივე დაბალი გამავლობის ფილტრია. გადაცემის ფუნქცია მაღალი გავლის ფილტრის გადაცემის ფუნქციის მისაღებად, ჩვენ განიხილეთ პასიური RC HPF წრე, როგორც ზემოთ არის ნაჩვენები. ზემოაღნიშნული სქემიდან, Vo = გამომავალი ძაბვა რეზისტორზეVi = შეყვანის ძაბვა, რომელიც გამოიყენება კონდენსატორზე, ლაპლასის ტრანსფორმაციის აღებით ორივე შეყვანის და გამომავალი მხრიდან, H(s)=Vₒ(s)/ Vᵢ(s)H(s)=R/(R+(1/sC))ზემოხსენებული განტოლება ხდება,H(s)=sCR/(1+sCR)ზემოხსენებულ განტოლებაში s=jw ჩანაცვლებით H(jω)=jωCR /(1+jωCR) შემდეგ განტოლება ხდება HPF გადაცემის ფუნქციის სიდიდე წარმოდგენილია როგორც | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) თუ ω = 0, მაშინ HPF გადაცემის ფუნქცია = 0 თუ ω = 1/CR, მაშინ HPF გადაცემის ფუნქცია = 0.707 თუ ω = უსასრულობა, მაშინ HPF გადაცემის ფუნქცია = 1 აქედან გამომდინარე, ზემოაღნიშნული გადაცემის ფუნქციის მახასიათებლები აჩვენებს, რომ პასიური RC მაღალგამტარი ფილტრი შეიძლება დაუშვას მაღალი სიხშირეების გათიშვის სიხშირედან i-მდე. nსასრულობა. ე.ი., მერყეობს 0-დან 1-მდე, თუ ω ცვალებადობს 0-დან უსასრულობამდე. Butterworth HPF Butterworth მაღალი გამტარი ფილტრი არის HPF-ების ერთ-ერთი სახეობა, რომელიც უზრუნველყოფს ბრტყელ სიხშირეზე რეაგირებას გამშვებ ზოლში. ბრტყელი სიხშირის პასუხის გამო, არ იქნება ტალღები. იგი ასევე ცნობილია, როგორც ბრტყელი ბრტყელი ფილტრი, რომელიც გამოიყენება სხვადასხვა აპლიკაციებში, სადაც გამშვები ზოლის დახურული მარყუჟის მომატება არის ერთიანობა. ქვემოთ მოცემულია პირველი რიგის ბათერვორტის მაღალი გავლის ფილტრის წრიული დიაგრამა და სიხშირის პასუხი. ეს არის ძალიან მარტივი და მარტივი დიზაინი.Butterworth HPF მომატება იზრდება +20dB/ათწლეულის სიჩქარით პირველი რიგის Butterworth HPF-სთვის, ხოლო მეორე რიგის Butterworth HPF-ისთვის ეს იქნება +40dB/ათწლეული.Butterworth HPF მახასიათებლები აპლიკაციები აპლიკაციები მაღალი გამავლობის ფილტრები არის დინამიკები სიგნალების გასაძლიერებლად გამოსახულების დამუშავება გამოიყენება DC დენის გამაძლიერებელი და AC დაწყვილებისთვის საკონტროლო სისტემები და აუდიო დამუშავების სისტემები. ტელეფონებში DL გამყოფი კომპიუტერები RF პროგრამები - განმარტება, წრე, Butterworth HPF, HPF Op-amp-ის გამოყენებით და მისი აპლიკაციები. აქ არის თქვენთვის შეკითხვა, "რა უპირატესობა და მინუსი აქვს მაღალი გამავლობის ფილტრებს?"

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია