Pasif yüksek geçiş filtresi

Daha önce Pasif Düşük Geçiş Filtresini tartışmıştık, şimdi pasif yüksek geçiş filtresinin içgörüsüne bakmanın zamanı geldi.

Daha önce olduğu gibi, isme bakarsanız "Pasif", "Yüksek", "Geçti" ve "Filtre" gösterir. Yani adından da anlaşılacağı gibi Alçak frekansları bloke edecek, ancak yüksek frekansı formülle hesaplanacak önceden belirlenmiş değerin üzerine geçirecek bir filtredir.

Bu ise “pasif” harici güç, bir giriş sinyali amplifikasyonu anlamına gelir; Devreyi herhangi bir harici güç kaynağı gerektirmeyen “pasif” bileşenler kullanarak yapacağız. Pasif bileşenler, Alçak geçiren filtre ile aynıdır ancak bağlantı sırası tam olarak tersine çevrilir. Pasif bileşenler Direnç (R) ve

Kondansatördür (C). Yine bir RC filtre konfigürasyonu.

Bakalım devreyi kurup yanıtı veya "Bode Plot" u kontrol edersek ne olacak…

İşte bu görüntüdeki devre:

Bu bir RC filtresidir. Genel olarak, bir giriş sinyali, bu uygulanan seri kombinasyonu arasında polarize olmayan kondansatör ve direnç. Devrede kapasitör olan tek bir reaktif bileşen olduğu için birinci dereceden bir filtredir. Filtrelenen çıkış, direnç boyunca mevcut olacaktır. Bu ikilinin kombinasyonu, alçak geçiren filtrenin tam tersidir. Devreyi düşük geçişli filtre ile karşılaştırırsak, direnç ve kondansatörün konumunun değiştiğini göreceğiz.

High Pass filtresi nasıl çalışır?

Düşük frekanslarda, kapasitörün reaktansı çok büyük olacak ve açık devre gibi davranacak ve kesme frekansı noktasının (fc) altındaki giriş sinyalini bloke edecektir. Ancak kesme frekans noktasına ulaştığında, kapasitörün reaktansı azalmaya başlayacak ve sinyalin doğrudan geçmesine izin verecektir. Bunu ayrıntılı olarak frekans yanıt eğrisinde göreceğiz.

Kondansatörün çıkışına nasıl benzediğini gösteren eğri şöyledir: -

Frekans Tepkisi ve Kesme Frekansı

Bu, birinci dereceden Yüksek geçiren filtre devresinin frekans yanıt eğrisidir.

f c Filtrenin kesme frekansıdır. En -3dB noktası sinyali geçmesine izin verilir. Bu -3dB aynı zamanda kesim frekansını da gösterir. 10Hz'den kesme frekansına kadar, frekans Düşük frekans olduğundan sinyalin geçmesine izin verilmez; bu noktada, sinyalin filtreden geçmesine izin verilmeyen, ancak daha sonra kesme frekansının üzerine çıktığı durdurma bandı kısmıdır. -3dB kısmına sinyalin geçmesine izin verilen geçiş bandı konumu denir. Eğrinin eğimi on yılda + 20dB'dir. Düşük geçiş filtresinin tam tersi.

Kazanç hesaplama formülü, pasif Düşük geçiş filtresinde önceki eğitimimizde kullandığımızla aynıdır.

Kazanç (dB) = 20 log (Vout / Vin)

Kesme sinyalinden sonra devrenin tepkileri kademeli olarak 0'dan Vin'e yükselir ve bu artış + 20dB / On Yıl oranında gerçekleşir. Oktav başına artışı hesaplarsak 6dB olacaktır.

Bu Frekans Tepki Eğrisi, Yüksek geçiş filtresinin Bode Grafiğidir. Uygun kondansatör ve uygun direnç seçerek Düşük frekansları durdurabiliriz, aktif yanıt olmadığı için sinyali etkilemeden filtre devresinden geçen sinyali sınırlayabiliriz.

Yukarıdaki görselde Bant Genişliği kelimesi var. Sinyalin hangi frekanstan sonra geçmesine izin vereceğini gösterir. Dolayısıyla, 600 Khz Yüksek geçiş filtresiyse, bant genişliği 600 Khz'den Sonsuza kadar olacaktır. Tüm sinyallerin kesme frekansının üzerinde geçmesine izin vereceği için.

Kesme frekansında -3dB kazanç elde edeceğiz. Bu noktada, çıkış sinyali genliğini giriş sinyaliyle karşılaştırırsak, o zaman çıkış sinyali genliğinin giriş sinyalinin% 70,7'si olacağını göreceğiz. Ayrıca -3dB kazançta kapasitif reaktans ve direnç eşit olacaktır. R = Xc.

Cut-off Frequency formülü nedir?

Kesme frekansının formülü, Düşük Geçiş filtresi ile tamamen aynıdır.

f c = 1 / 2πRC

Yani, R direnç ve C kapasitanstır. Değeri koyarsak kesme frekansını bileceğiz.

Çıkış Voltaj Hesabı

Bir Yüksek geçiş filtresi veya RC devresi oluşturmak için 1 direnç ve bir kapasitörün kullanıldığı devre olan ilk görüntüye bakalım.

Devre boyunca DC sinyali uygulandığında, akım akarken düşüş oluşturan devrenin direncidir. Ancak bir AC sinyali olması durumunda, direnç değildir, ancak Ohm cinsinden ölçülen voltaj düşüşünden empedans sorumludur.

RC devresinde iki dirençli şey vardır. Biri direnç, diğeri ise kapasitörün kapasitif reaktansıdır. Bu nedenle, devrenin empedansını hesaplamak için gerekli olacağından, önce kapasitörün kapasitif reaktansını ölçmemiz gerekir.

İlk dirençli muhalefet kapasitif tepkidir, formül şu şekildedir: -

Xc = 1 / 2πfC

Ohm, kapasitif reaktans birimi olduğu için formülün çıktısı Ohm cinsinden olacaktır, çünkü direnç anlamına gelen bir muhalefettir.

İkinci muhalefet, direncin kendisidir. Direnç değeri de bir dirençtir.

Böylece, bu iki karşıtlığı birleştirerek, RC (AC sinyal girişi) devresindeki empedans olan toplam direnci elde edeceğiz.

Empedans Z olarak ifade edilir

Formül: -

Daha önce düşük frekansta tartışıldığı gibi , kapasitörün reaktansı çok yüksektir ve bir açık devre görevi görür, kapasitörün reaktansı düşük frekansta Infinity'dir , bu nedenle sinyali bloke eder. O anda çıkış kazancı 0'dır ve blok nedeniyle çıkış voltajı kesme frekansına ulaşılana kadar 0 kalır.

Ancak yüksek frekans karşıt olacak kondansatörün reaktansı bir kısa devre olarak hareket etmeleridir çok düşük, kondansatörün reaktansı yüksek frekansta 0 olduğu bu sinyali iletmek yani. O anda çıkış kazancı 1'dir, yani Birlik kazanç durumu ve birim kazanç nedeniyle çıkış gerilimi, kesme frekansına ulaşıldıktan sonra giriş gerilimiyle aynıdır.

Hesaplamalı Örnek

Devrenin içinde gerçekte ne olduğunu ve değeri nasıl bulacağımızı zaten bildiğimiz gibi. Pratik değerleri seçelim.

Direnç ve kapasitördeki en yaygın değeri, 330k ve 100pF alalım. Değeri yaygın olduğu ve hesaplanması daha kolay olduğu için seçtik.

Bakalım kesme frekansı ne olacak ve Çıkış voltajı ne olacak.

Kesme Frekansı: -

Bu denklemi çözerek kesme frekansı 4825Hz veya 4.825Khz'dir.

Bakalım doğru mu değil mi…

Bu, örneğin devresidir.

Bundan önce açıklanan frekans yanıtı, kesme frekansında dB , frekanslardan bağımsız olarak -3dB olacaktır. Biz arayacaktır -3dB çıkış sinyali de ve öyle olmadığını görmek 4825Hz (4.825Khz) ya da değil.

İşte frekans tepkisi: -

İmleci -3dB olarak ayarlayalım ve sonucu görelim.

Frekans cevabını görebildiğimiz gibi (Bode Plot olarak da adlandırılır) imleci -3.03dB'ye ayarlıyoruz ve 4.814KHz Bant Genişliği Frekansını elde ediyoruz.

Faz değişimi

Faz Açısı, φ (Phi) 'nin çıkışta +45 olacağını belirtir

Bu, pratik örnek olarak kullanılan devrenin Faz kaymasıdır.

Kesme frekansındaki faz kaydırma değerini bulalım: -

İmleci + 45'e ayarladık

Bu ikinci dereceden bir Yüksek Geçiş Filtresidir. CAPACITOR ve RESISTOR birinci derecedir ve CAPACITOR1 ve RESISTOR1 ikinci derecedir. Birlikte kademeli olarak ikinci dereceden bir Yüksek geçiren filtre oluştururlar.

İkinci derece filtre, 2 x + 20dB / on yıl veya + 40dB (12dB / oktav) eğim rolüne sahiptir .

İşte yanıt eğrisi: -

Eğim + 20dB / Onyıldır ve son çıktıdaki kırmızı olan + 40dB / Onyıllık bir eğime sahiptir .

Bu, ikinci dereceden Yüksek geçiş devresinin kesme frekansını hesaplayacaktır.

Tıpkı Alçak Geçiren filtre gibi, her filtre sırasının dinamik empedansı aynı devrede diğer ağı etkilediği için iki pasif Yüksek Geçiş filtresini kademelendirmek o kadar iyi değildir.

Başvurular

Alçak geçiren filtre elektronikte yaygın olarak kullanılan bir devredir.

İşte birkaç uygulama: -

Ses alıcısı ve Ekolayzer
Müzik kontrol sistemi ve Tiz frekans modülasyonu.
Fonksiyon üreticisi
Katot Işınlı Televizyon ve Osiloskop.
Üçgen dalgadan Kare Dalga Üreteci.
Darbe Üreteçleri.
Adım Üreteçlerine Rampa.