V tomto článku budeme diskutovat o několika základních pojmech souvisejících s aktivní horní propust a pokusíme se odpovědět na několik otázek v následujících částech a my se pokusíme s výhodou seznámit s některými důležitými aplikacemi aktivních horních propustí.

• Co je aktivní horní propust?
• Pracovní princip aktivního HPF
• Časová odezva a frekvenční odezva
• Mezní frekvence aktivního HPF
• Co je to funkce přenosu pro aktivní HPF
• Navrhněte aktivní objednávku HPF první objednávky
• Aktivní HPF druhého řádu
• Funkce přenosu pro HPF druhého řádu
• Výhody aktivního High Pass filtru
• Aplikace HPF
• FAQS

Definice aktivního horního filtru:

Aktivní horní propust není nic jiného než obvod obsahující aktivní součástku, jako je a tranzistor, operační zesilovač (op-amp) atd. Tyto komponenty se používají hlavně pro lepší výkon nebo lepší zesílení.

Jaké jsou součásti aktivního horního filtru?

Můžeme vytvořit aktivní horní propust přidáním operačního zesilovače přes a pasivní horní propust.

To znamená jednoduchost, časovou efektivitu a díky rostoucím technologiím navrhování operačních zesilovačů, obecně operační zesilovač se používá pro design aktivního High Pass filtru.

V aktivním filtru s vysokým průchodem je omezením šířka pásma operačního zesilovače. To znamená, že operační zesilovač projde frekvenci podle svého zisku a charakteristiky otevřené smyčky operačního zesilovače.

Schéma aktivního horního filtru:

Na výše uvedeném obrázku filtruje síť CR a operační zesilovač je připojen jako sledovač zisku jednoty. Zpětnovazební rezistor, R_f, je zahrnuto, aby se minimalizoval offset DC.

Zde,

Projekt napětí na rezistoru R,

Protože zisk op-zesilovače je nekonečný, můžeme ho tedy odvodit.

Kde

= Zisk propustnosti vysokopásmového filtru,

f = frekvence vstupního signálu (Hz),

= mezní frekvence horního filtru (Hz)

    Velikost zisku,

A fázový úhel (ve stupních),

Pracovní princip aktivního horního filtru:

Filtry prvního řádu jsou nejjednodušší formou všech filtrů, které obsahují pouze jednu reaktivní složku, tj. Kondenzátor, protože se také používá v pasivních filtrech. K transformaci na aktivní filtr se na výstup pasivního filtru používá operační zesilovač.

Nyní se operační zesilovač používá pro různé konfigurace. Každá konfigurace má další atributy výkonu filtru.

Hlavní věc, kterou si musíte pamatovat, je míra rozvinutí filtru prvního řádu. Rychlost odvíjení je rychlost změny zisku filtru v požadovaném pásmu zastavení. Ukazuje nám strmost křivky a to, jak rychle má růst tendenci růst s frekvencí.

Filtry prvního řádu mají rychlost roll-off 20 dB / desetiletí or 6 dB / oktáva.

        Rychlost odvalení = -20n dB / dekáda = -6n dB / oktáva

Časová odezva a frekvenční odezva aktivního HPF

Chcete-li pracovat s vysokoprůchodovým filtrem, lze ověření provést z rovnice velikosti zisku následujícím způsobem:

Při velmi nízké frekvenci, tj., f <f_c,

At f = f_c,

At f >> f_c,

Šířka pásma aktivního horního propustného filtru zobrazuje hodnotu frekvence, ze které je povoleno procházet signálům. Jako příklad lze uvést, pokud je šířka pásma tohoto filtru s vysokou propustností uvedena jako 50 kHz, to znamená, že jediné frekvence od 50 kHz do nekonečna mohou procházet rozsahem šířky pásma.

Fázový úhel výstupního signálu je +450 na cut-off frekvence. Vzorec pro výpočet fázového posuvu aktivního horního filtru je

                     Ø = arktan (1 / 2πfRC)

Funkce přenosu aktivního horního filtru

Impedance kondenzátoru se často mění, takže elektronické filtry mají frekvenčně závislou odezvu.

Komplexní impedance kondenzátoru je dána jako,

Kde, s = σ +jω, ω je úhlová frekvence v radiánech za sekundu.

Přenosová funkce a obvod lze nalézt pomocí standardní analýzy obvodu techniky jako Ohmův zákon, Kirchoffův zákon, věta o superpozici, Etc.

Forma TF je odvozena od poměr výstupního napětí k vstupnímu napětí

Standardní forma funkce přenosu je:

Kde,

a₁ = Amplituda signálu

ω₀ = Úhlová mezní frekvence

Mezní frekvence:

Co máme na mysli mezní frekvencí?

Mezní frekvencí definujeme užitečnou nebo podstatnou část spektra. Je to prostě úroveň frekvence nad nebo pod zařízením nebo filtrem, které nemohou reagovat nebo mohou fungovat správně.

Mezní frekvence pro aktivní horní propust je konkrétní frekvence, při které je zátěžové (výstupní) napětí se rovná 70.7% zdroje (vstupního) napětí. Počáteční nebo výstupní napětí je významnější než 70.7% vstupního nebo zátěžového napětí a naopak.

Mezní frekvence také označuje frekvence, při kterých výkon výstupní cesty klesne na polovinu své maximální hodnoty. Tyto body s polovičním výkonem odpovídají poklesu zisku 3dB (0.7071) vzhledem k maximální hodnotě dB.

Návrh filtru aktivního filtru High Pass:

Chcete-li vytvořit aktivní horní propust, musíme implementovat následující kroky -

Hodnota mezní frekvence,

je vybrán.

Je vybrána hodnota kapacity C, obvykle mezi 0.001 a 0.1 µF.

Hodnota odporu R se vypočítá pomocí vztahu,

Nyní jsou hodnoty R.₁ a R_f jsou vybrány v závislosti na požadovaném zisku propustného pásma, pomocí relace,

Aktivní horní propust druhého řádu:

Co je filtr druhého řádu?

Maximální zpoždění v každém vzorku použitém při generování každého výstupního vzorku se nazývá objednat toho konkrétní filtr.

Filtry druhého řádu se většinou skládají ze dvou RC filtr, který je propojen tak, aby poskytoval -Rychlost zavádění 40 dB / desetiletí.

Kde stejnosměrný zisk zesilovače =

Funkce přenosu aktivního horního filtru druhého řádu lze získat z přenosové funkce dolní propusti transformací,

• Dosazením s = jω, přenosová funkce je,

Ve výše uvedené rovnici, když ωà0, |H (jω)|=0. Nízkofrekvenční zisk filtru je tedy nulový.

Pokud to porovnáme s funkcí přenosu filtru Butterworth, dostaneme

Frekvenční odezva aktivního horního filtru druhého řádu je uvedena ve výše uvedeném diagramu. Je třeba poznamenat, že filtr má velmi ostrou odvalovací reakci.

Postup návrhu pro horní propust bude stejný jako pro dolní propust.

Frekvenční odezva bude maximálně plochá, tj. S velmi ostrou odvalovací odezvou.

Výhody použití aktivního High Pass filtru:

Existuje tolik životně důležitých výhod aktivní horní propust, někteří z nich jsou:

• Kdykoli je přítomen malý signál, použije se aktivní horní propust ke zvýšení faktoru zesílení, což také zvyšuje amplitudu těchto malých signálů.
• Díky velmi vysoké vstupní impedanci mohou aktivní filtry s vysokou propustností přenášet efektivní signály bez jakékoli ztráty v předchozím obvodu.
• Aktivní filtry mají obvykle velmi nízkou výstupní impedanci, což je ideální pro přenos efektivních signálů do další fáze, většinou když se používají v různých vícestupňových filtrech.
• Tento typ filtrů nám dává hladké frekvence.
• Mají ostrou odezvu.
• Silný vysílací výkon přijímačů k výběru požadované frekvence kanálu.
• Nejlepší pro zpracování zvuku v jakémkoli elektrickém nebo elektronickém zařízení.
• Aktivní HPF zabraňuje zesílení z DC atd.

Použití aktivního High Pass filtru:

• Přenášet vyšší frekvenci v případě filtrů souvisejících s videem.
• Používáme HPF jako výškový ekvalizér.
• Jako filtr pro zvýšení výšek často používáme HPF.
• Měníme frekvenci v závislosti na různých tvarech vln.
• Aktivní High Pass filtry se také používají v osciloskopech.
• V generátoru se používají tyto filtry.

Často kladené otázky

Kde se používají horní propusti?

      Filtry horního pásma se používají ve všech zdrojích zvuku k odstranění nežádoucího šumu, který se skrývá pod důležitými frekvencemi.

Mnoho nežádoucích zvuků může být skryto nějakým hlasitějším jádrem signálu vysoké výšky tónu a může být přehlédnuto. Rachot neslyšíme kvůli limitům sluchu, protože nejnižší části spektra jsou kolem 20–40 Hz. Vysokofrekvenční filtry také eliminují tyto zvuky nebo je snižují, takže jsou téměř tiché.

Mohu získat výstup z vysokoprůchodového filtru jako zdroj energie?

Vysokopásmový filtr je elektronický filtr, který přenáší signály s vyššími frekvencemi, které jsou nad mezním frekvenčním rozsahem, a také zeslabuje frekvence, které jsou pod mezním rozsahem.

Nyní výstup specifického horního filtru nemá žádné stejnosměrné (0 Hz) napětí kvůli jeho specifikované mezní frekvenci (f_c). Dolní mezní frekvence aktivního horního filtru je 70.7% nebo -3 dB (dB = -20log V_out/V_in) zesílení napětí, které umožňuje procházet, lze použít také jako zdroj energie.

Co znamená frekvence rohu v souvislosti s filtrem s vysokou propustností?

Rohová frekvence, která se také nazývá mezní frekvence, definuje konkrétní frekvenci, při které útlum přenosu dosáhne -3 dB pod (50%) hodnotou od úrovně 0 dB nebo úrovně pásma.

Chcete-li si přečíst více o elektronice klikněte zde

Soumali Bhattacharya

Ahoj, jsem Soumali Bhattacharya. Vystudoval jsem elektroniku.
V současné době investuji do oblasti elektroniky a komunikace.
Mé články jsou zaměřeny na hlavní oblasti základní elektroniky ve velmi jednoduchém, ale informativním přístupu.
Jsem živý student a snažím se udržovat si aktuální informace o všech nejnovějších technologiích v oblasti elektronických domén.

Spojme se přes LinkedIn –