Что такое фильтр высоких частот?

«Фильтр верхних частот является полной противоположностью цепи фильтра нижних частот, так как эти два компонента были взаимозаменяемы с выходным сигналом фильтров, теперь принимаемым через резистор wздесь, поскольку фильтр нижних частот разрешает только сигналам проходить ниже своей точки отсечки частоты, ƒc, схема пассивного фильтра верхних частот, как следует из ее названия, пропускает сигналы только выше выбранной точки отсечки, ƒc устраняя любые низкочастотные сигналы из форма волны. ----- FMUSER"

Содержание

1) Фильтр верхних частот

2) Частотная характеристика фильтра верхних частот 1-го порядка

3) Частота среза и сдвиг фазы

4) Фильтр верхних частот, пример № 1

5) Фильтр верхних частот второго порядка

6) Сводный фильтр высоких частот

7) RC Дифференциатор

Фильтр верхних частот

В этой схеме цепи реактивное сопротивление конденсатора очень высокое на низких частотах, поэтому конденсатор действует как разомкнутая цепь и блокирует любые входные сигналы на VIN, пока не будет достигнута точка среза частоты (ƒC). 

Выше этой точки отсечки частоты реактивное сопротивление конденсатора значительно уменьшилось, чтобы теперь действовать больше как короткое замыкание, позволяющее всему входному сигналу проходить непосредственно к выходу, как показано ниже на кривой отклика фильтров.

См. также: >> Что такое фильтр низких частот и как создать фильтр низких частот? 

Частотная характеристика фильтра верхних частот 1-го порядка

График Боде или кривая частотной характеристики, приведенная выше для пассивного фильтра верхних частот, является полной противоположностью таковому фильтра нижних частот. Здесь сигнал ослабляется или демпфируется на низких частотах, при этом выходной сигнал увеличивается на +20 дБ / декад (6 дБ / октава) до тех пор, пока частота не достигнет точки отсечки (ƒc), где снова R = Xc. 

У него есть кривая отклика, которая простирается от бесконечности до частоты среза, где амплитуда выходного напряжения составляет 1 / √2 = 70.7% от значения входного сигнала или -3 дБ (20 log (Vout / Vin)) входного сигнала. значение.

Также мы можем видеть, что фазовый угол (Φ) выходного сигнала LEADS и входного и равен + 45o на частоте ƒc. Кривая частотной характеристики для этого фильтра подразумевает, что фильтр может передавать все сигналы в бесконечность. Однако на практике отклик фильтра не распространяется на бесконечность, а ограничивается электрическими характеристиками используемых компонентов.

Точка частоты среза для фильтра верхних частот первого порядка может быть найдена с использованием того же уравнения, что и для фильтра нижних частот, но уравнение для сдвига фазы немного модифицируется для учета положительного угла фазы, как показано ниже.

См. также: >> Как спроектировать фильтр низких частот - сабвуфер?

Частота среза и сдвиг фазы

 

Коэффициент усиления, Av, который задается как Vout / Vin (величина) и рассчитывается как:

Фильтр верхних частот, пример № 1
Рассчитайте частоту отсечки или «точки останова» (breakc) для простого пассивного фильтра верхних частот, состоящего из конденсатора 82 пФ, соединенного последовательно с резистором 240 кОм.

Фильтр верхних частот второго порядка
Как и в случае с низкочастотными фильтрами, каскады высокочастотных фильтров можно объединить в каскад, чтобы сформировать фильтр второго порядка (двухполюсный), как показано на рисунке.

 

Вышеупомянутая схема использует два фильтра первого порядка, соединенные или каскадные вместе, чтобы сформировать сеть верхних частот второго или второго порядка. Затем ступень фильтра первого порядка может быть преобразована в тип второго порядка, просто используя дополнительную RC-сеть, такую ​​же, как для фильтра нижних частот 2-го порядка. Результирующая схема фильтра верхних частот второго порядка будет иметь наклон 40 дБ / декаду (12 дБ / октава).

Как и в случае фильтра нижних частот, частота среза ,c определяется как резисторами, так и конденсаторами следующим образом.

На практике каскадные пассивные фильтры вместе для создания фильтров более высокого порядка трудно реализовать точно, поскольку динамический импеданс каждого порядка фильтров влияет на соседнюю сеть. Однако, чтобы уменьшить эффект нагрузки, мы можем сделать импеданс каждой последующей ступени 10х предыдущей ступени, поэтому R2 = 10 * R1 и C2 = 1 / 10th от C1.

См. также: >> Фильтры нижних частот: это то, что у вас есть, и вы делаете с этим! 

Сводный фильтр высоких частот
Мы видели, что пассивный фильтр верхних частот является полной противоположностью фильтру нижних частот. Этот фильтр не имеет выходного напряжения от постоянного тока (0 Гц) до заданной частоты среза (ƒc). Эта нижняя точка частоты среза составляет 70.7% или -3 дБ (дБ = -20log VOUT / VIN) от допустимого усиления по напряжению.

Частотный диапазон «ниже» этой точки отсечки generallyc обычно называется полосой останова, в то время как частотный диапазон «выше» этой точки отсечки обычно называется полосой пропускания.

Частоту среза, угловую частоту или точку -3 дБ фильтра верхних частот можно найти по стандартной формуле: ƒc = 1 / (2πRC). Фазовый угол результирующего выходного сигнала при ƒc составляет + 45o. Как правило, фильтр верхних частот является менее искажающим, чем его эквивалентный фильтр нижних частот, из-за более высоких рабочих частот.

Очень распространенным применением пассивного фильтра этого типа является использование усилителей звука в качестве конденсатора связи между двумя каскадами аудиоусилителей и в системах динамиков для направления высокочастотных сигналов на более мелкие динамики типа «твитер», в то же время блокируя низкочастотные сигналы или также используется в качестве фильтров для уменьшения любого низкочастотного шума или искажения типа «грохота». 

Когда это используется в аудио приложениях, фильтр верхних частот иногда называют фильтром низких частот, или фильтром низких частот.

Выходное напряжение Vout зависит от постоянной времени и частоты входного сигнала, как показано ранее. С синусоидальным сигналом переменного тока, приложенным к цепи, он ведет себя как простой фильтр верхних частот 1-го порядка. Но если мы изменим входной сигнал на сигнал в форме «прямоугольной волны», который имеет почти вертикальный шаговый отклик, отклик схемы резко изменится и создаст схему, известную как Дифференциатор.

См. также: >> Учебник по основам RF-фильтра 

RC Дифференциатор

До сих пор входная форма сигнала фильтра считалась синусоидальной или синусоидальной формы волны, состоящей из основного сигнала и некоторых гармоник, работающих в частотной области, что дает нам частотную характеристику для фильтра. Однако, если мы подадим на фильтр высоких частот сигнал прямоугольной формы, работающий во временной области, дающей импульсный или импульсный входной сигнал, выходной сигнал будет состоять из коротких импульсов или пиков, как показано.

Дифференциальная цепь RC

Каждый цикл прямоугольной формы входного сигнала создает два пика на выходе, один положительный и один отрицательный, амплитуда которого равна амплитуде входного сигнала. Скорость затухания пиков зависит от постоянной времени, (RC) значения обоих компонентов, (t = R x C) и значения входной частоты. Выходные импульсы все больше и больше напоминают форму входного сигнала при увеличении частоты.

Вы также может понравиться:

В чем разница между AM и FM?

Что такое FM (частотная модуляция)?

Что такое различия между АМ и FM-радио сигналов?

Преимущества и недостатки частотной модуляции

AM приемник против FM приемник | Разница между AM-приемником и FM-приемником

Оставить сообщение 

Список сообщений