A Yüksek geçiren filtre Belirli bir kesme frekansından daha yüksek frekanstaki sinyallere izin veren ve bu kesme frekansından daha düşük frekanslardaki sinyalleri zayıflatan elektronik bir filtredir. Bu filtre alçak geçiren filtrenin tersidir ve aynı zamanda HPF, bas kesme filtresi veya alçak kesme filtresi olarak da bilinir. Kombinasyonu alçak geçiş filtresi Yüksek geçiş filtresi ise yalnızca belirli bir aralıktaki frekanslara izin veren bant geçiş filtresi olarak bilinir. Devrenin tasarımına ve filtreyi tasarlamak için kullanılan bileşenlere bağlı olarak farklı türde yüksek geçişli filtreler vardır; aktif yüksek geçiş filtresi, pasif HPF, RC HPF, birinci dereceden HPF, ikinci dereceden HPF, Butterworth , Chebyshev ve Bessel yüksek geçiş filtreleri. Bu makalede pasif yüksek geçiş filtresini, devresini, çalışmasını, çeşitlerini ve uygulamalarını kısaca anlatacağız.
Pasif Yüksek Geçişli Filtre Nedir?
Düşük frekanslı sinyalleri bloke ederken yüksek frekanslı sinyallerin yalnızca geçmesine izin vermek için kullanılan bir tür elektronik filtre, pasif yüksek geçiş filtresi olarak bilinir. Bu filtre aynı zamanda pasif filtre olarak da bilinir çünkü çalışması için harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymaz ve ayrıca yalnızca gelen sinyal enerjisine bağlıdır.
Bu filtre aşağıdaki gibi pasif bileşenlerle tasarlanmıştır; dirençler, indüktörler ve kapasitörler. Bu bileşen değerleri, filtrenin kesme frekansına karar verir; burada bu frekans, engellenen veya zayıflatılan sinyallerin altındadır.
Pasif Yüksek Geçişli Filtre Devresi
Bir direnç ve bir kapasitör kullanan pasif Yüksek geçişli filtre tasarım devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devre Pasif LPF'ye benzer ancak direnç ve kapasitör devre içinde basitçe değiştirilir. Pasif yüksek geçişli filtre devresindeki kapasitör, direnç tarafından basit bir şekilde seri olarak bağlanır. Genel olarak, polarize olmayan bir kapasitör ve direncin seri kombinasyonuna bir giriş sinyali sağlandığında filtrelenmiş çıkış elde edilir veya direnç boyunca çekilir.
Bu filtre basitçe daha yüksek frekanslara izin verir ve daha düşük frekanslı sinyalleri engeller. Kesme frekansı değeri esas olarak devrenin tasarımı için seçilen bileşenlerin değerlerine bağlıdır. Bu filtrelerin 10 MHz yüksek frekans aralığında çeşitli uygulamaları vardır. Bu devre içindeki bileşenlerin değişimi nedeniyle, iletilen kapasitörün tepkileri, alçak geçiren filtre tepkisinin tam tersi olacak şekilde değişecektir.
Bu devredeki kapasitör düşük frekanslarda açık devre gibi, yüksek frekanslarda ise; kısa devre gibi davranır. Bu devrede kapasitör, kapasitörün kapasitif reaktansı nedeniyle kapasitöre giren düşük frekansları bloke eder.
Kapasitör, kapasitörün kapasitans aralığında bağlanmak için bu devredeki bir miktar akıma karşı çıkar. Yani kapasitif reaktans azalma değeri nedeniyle kesme frekansından sonraki kapasitör tüm frekanslara izin verir. Dolayısıyla bu, giriş sinyalinin frekansı 'fc' kesme frekansıyla karşılaştırıldığında daha yüksek olduğunda, bu filtre devresinin tüm giriş sinyalini çıkışa geçirmesini sağlar.
Düşük frekanslarda reaktans değeri artar, ardından kapasitör boyunca akım akışına direnme kapasitesi artar. Kesim frekansının altındaki frekans bandına 'Durdurma Bandı', kesme frekansından sonraki frekans bandına ise 'Geçiş Bandı' adı verilir.
Kesme frekansı
Pasif yüksek geçiş filtresinin kesme frekansı formülü aşağıda gösterilmiştir. Bu formül alçak geçiren filtreye benzer.
Fc = 1 / 2πRC
'R' nerede rezistans & 'C' kapasitanstır.
Pasif Yüksek Geçişli Filtrenin Faz Açısı
Pasif HPF'nin faz açısı φ (Phi) ile gösterilir ve -3dB (veya) Kesme frekansında i/p sinyalinden itibaren çıkışta +45 olacaktır.
Filtre frekans cevabına göre kesme frekansı üzerindeki tüm sinyalleri sonsuza kadar geçirir. Faz kaydırma formülü alçak geçişli filtreye benzemez çünkü bu filtrede faz negatif olacaktır, ancak HPF'de pozitif bir faz kayması olmasına rağmen faz açısı formülü şu şekildedir;
Faz kayması (φ) = arktan (1/2πfRC)
Zaman sabiti
Devredeki kapasitör, Zaman Sabiti olarak bilinen giriş sinyalinin frekanslarından şarj ve deşarj etkisi alır ve τ (Tau) ile gösterilir. Zaman sabiti aynı zamanda kesme frekansıyla da ilgilidir.
τ = RC = 1 / 2πfc
Bazen zaman sabitinin değerine sahip olduğumuzda kesme frekansını bilmemiz gerekir, dolayısıyla formülü değiştirerek aşağıdaki denklemi elde edebiliriz.
fc = 1 / 2πRC
τ = RC olduğunu biliyoruz
Böylece yukarıdaki denklem fc = 1/2πτ olacaktır.
Örnek
330k direnç ve 100pF kapasitör kullanan aktif yüksek geçiş filtre devresi aşağıda gösterilmiştir. Kesme frekansını hesaplayın.
Kesme Frekansını hesaplama formülü aşağıda gösterilmiştir.
Kesme frekansı fc = 1/2πfC
Direnç 330k ve kapasitör 100pF değerlerinin yukarıdaki denklemde bu değerlerin yerine geçtiğini biliyoruz.
Kesme frekansı fc = 1/2 x 3,14 x 330000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (veya) 4,825Khz.
Pasif Yüksek Geçişli Filtre Aktarım Fonksiyonu
Transfer fonksiyonu, pasif yüksek geçiş filtresinin giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki ana ilişkiyi açıklar. Dolayısıyla pasif HPF hesaplamasının transfer fonksiyonu aşağıda tartışılmaktadır.
Vin = IZ
Vin = ben (R + 1/jωC)
Vo = IS
Cuma/Cuma
IR/ I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / RjωC + 1)
RC = 1/ωC'yi alın
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Yukarıdaki denklem pasif bir yüksek geçişli filtre transfer fonksiyonudur. Yani bir filtrenin her 'ω' değerindeki voltaj kazancı yukarıdaki denklemle ölçülebilir.
Pasif Yüksek Geçişli Filtre Türleri
İki tip pasif yüksek geçiş filtresi vardır; aşağıda tartışılan birinci dereceden pasif HPF ve ikinci dereceden pasif HPF.
Birinci Dereceden Pasif HPF
Birinci dereceden pasif yüksek geçiren filtre devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devre, dirençli tek bir reaktif bileşenle tasarlanabilir. Bu filtre devresi düşük frekanslı sinyalleri bloke eder ancak ayarlanan değerin üzerindeki yüksek frekanslı sinyallere izin verir. Bu devre pasif bileşenler kullanır ve herhangi bir harici güç kaynağına ihtiyaç duymaz. Bu seri kapasitör ve direnç kombinasyonuna bir giriş sinyali sağlandığında, direnç üzerinden filtrelenmiş çıkış elde edilecektir.
Birinci dereceden pasif HPS için kesme frekansı formülü, aşağıda gösterilen pasif alçak geçiren filtreyle aynıdır.
fc = 1 / 2πRC
İkinci Dereceden Pasif HPF
İkinci dereceden pasif yüksek geçişli filtre devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu filtre devresi, iki birinci dereceden HPF'nin basamaklandırılmasıyla tasarlanmıştır. Bu devre iki reaktif bileşen kullanır kapasitörler ve filtre devresini ikinci dereceden yapan iki direnç. Dolayısıyla bu iki aşamalı filtre performansı, tek aşamalı bir filtreye eşdeğerdir, ancak bu filtrenin eğimi, kesme frekansındaki değişiklik nedeniyle -40 dB/dek'ta elde edilebilir.
Bu filtre, iki depolama noktası içerdiğinden tek aşamalı filtreye göre çok verimlidir. Bu nedenle, iki aşamalı bir filtre için kesme frekansı esas olarak iki kapasitöre ve iki kapasitöre bağlıdır. dirençler olarak verilen değerler;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Uygulamalar
pasif yüksek geçiren filtrelerin uygulamaları aşağıdakileri ekleyin.
- Pasif Yüksek Geçiş Filtresi, Düşük frekansları bloke edecek, ancak yüksek frekansı önceden belirlenen değerin üzerine geçirecek bir filtredir.
- Pasif yüksek geçişli filtreler ekolayzırlarda ve ses alıcılarında kullanılır.
- Bunlar müzik kontrol sistemlerinde kullanılır frekans modülasyonu .
- Bunlar fonksiyon üreteçlerinde, darbe üreteçlerinde, rampadan adıma üreteçlerde, CRO'larda, CRT'lerde vb. kullanılır.
- Bu filtreler normal olarak ses işlemede, maksimum frekansların gerekli olduğu yerlerde ses yükselticilerindeki düşük frekanslı gürültüyü gidermek için kullanılır.
- Bu filtreler, dijital görüntülerdeki kenarların yanı sıra diğer yüksek frekanslı bileşenleri geliştirmek için HPF'lerde sıklıkla kullanılır.
- Bunlar farklı endüstriyel ve aynı zamanda bilimsel uygulamalarda kullanılmaktadır; EKG'leri anlamak için sismik analiz ve radar sistemleri ve biyomedikal alan dahilinde.
- Bu tür filtreler, elektronik ve sinyal işleme alanında, yüksek frekanslı sinyallerin düşük frekans tabanlı sinyallere izin vermesine ve engellemesine olanak tanıyan çok önemli araçlardır.
Dolayısıyla bu pasif bir genel bakış yüksek geçiren filtre, devreler, çalışma türleri, türleri ve uygulamaları. Bir filtre devresi yalnızca aşağıdaki gibi pasif bileşenlerle tasarlanmıştır; Direnç ve kapasitör. Bu filtreler herhangi bir dış kaynağa ihtiyaç duymazlar, dolayısıyla kazançları yoktur; bu, çıkış sinyalinin genliğinin her zaman eşdeğer olduğu veya giriş sinyalinin genliğinin altında olduğu anlamına gelir. Bu filtre tasarımları son derece basittir ve bu filtreleri yapmak için kullanılan bileşenler de oldukça ucuzdur. İşte size bir soru, pasif alçak geçiren filtre nedir?
