9 Fakten zum Hochpassfilter: Funktion, Typen, Anwendungen

1. Was sind die Hochpassfilter?
2. Wie funktioniert ein Hochpassfilter?
3. Was macht ein Hochpassfilter in einer Schaltung??
4. Was ist ein Hochpassfiltersymbol?
5. Was sind die Arten von Hochpassfiltern?
6. Verschiedene Beispiele für Hochpassfilter
7. Zeitverhalten und Frequenzgang von hpf
8. Grenzfrequenz von hpf
9. Übertragungsfunktion des Hochpassfilters
10. Vergleich zwischen Hochpass- und Tiefpassfilter

Was ist ein Hochpassfilter?

"Das Hochpassfilter ist eine Schaltung, die alle Signale von Frequenzen dämpft, die zur unteren Grenzfrequenz gehören, und eine konstante Ausgabe oder Verstärkung über dieser bestimmten Frequenz liefert"

In der obigen Abbildung übernimmt die CR-Schaltung die Filterarbeit. Der Operationsverstärker ist mit einem Spannungsfolger verbunden. Jetzt ist auch das Rückkopplungssystem eingebaut, um die Offset-Spannung gemäß der Eigenschaft des Operationsverstärkers aufzuheben.

Hier

Die Gleichung kann unter Verwendung der Eigenschaft eines idealen Operationsverstärkers berechnet werden, die besagt, dass ein Operationsverstärker eine unendliche Verstärkung hat. Hier repräsentiert f die Frequenz des Eingangssignals.

Wo = HPFs Durchlassbereichsgewinn,

f = Frequenz des Eingangssignals (Dies ist auch die Grenzfrequenz),

Betrieb eines Hochpassfilters:

Hier übernimmt die Verstärkungsgrößengleichung die Aufgabe der Verifizierung bei einem niedrigeren Frequenzniveau.

At f = f_c,

• At f >> f_c,

Eigenschaften des Hochpassfilters

Arten von Hochpassfiltern:

• Passive Hochpassfilter
• Aktive Hochpassfilter

Ein aktives Hochpassfilter ist nichts anderes als eine Schaltung, die eine aktive Komponente wie einen Transistor, einen Operationsverstärker (Operationsverstärker) usw. enthält. Die Verwendung dieser Geräte führt zu mehr Effizienz.

Vorteil des Hochpassfilters:

Aktiv hoch Passfilter haben gegenüber anderen Typen mehrere Vorteile von Filtern. Die wichtigsten Vorteile sind unten aufgeführt.

• 1. Verstärkung des schwächeren Signals,
• 2. Effiziente Signalübertragung (mit minimalem Verlust),
• 3. Effiziente Leistung bei Verwendung in einem mehrstufigen Filter.

Funktion des Hochpassfilters.

Am einfachsten und unkompliziertesten Art des Filters ist der Filter erster Ordnung. Es hat eine einzige reaktive Komponente. Das Transformieren Prozess ist ganz einfach. Sie müssen nur einen Operationsverstärker hinzufügen.

Operationsverstärker haben mehrere Konfigurationen. Unterschiedliche Konfigurationen haben unterschiedliche Attribute und wirken sich auf die Leistung des Filters aus.

Beachten Sie nun die Abrollrate eines Filters erster Ordnung. Die Abrollrate ist definiert als die Rate, mit der sich die Verstärkung eines Filters im Betriebsstoppband ändert. Die Rate repräsentiert die Steilheit der Kurve und hilft uns auch, die Steigerungsrate des Wachstums herauszufinden.

Die Filter erster Ordnung haben eine Wachstumsrate von 20 dB / Dekade oder, anders ausgedrückt, die Wachstumsrate beträgt 6 dB / Oktave.

Hochpassfilter-Übertragungsfunktion

Wir wissen, dass die Impedanz des Kondensators mit der Frequenz variiert. Aus diesem Grund reagieren elektronische Filter frequenzabhängig.

Die Impedanz eines Kondensators ist typischerweise durch die folgende Gleichung gegeben.

Wobei s= σ +jω, ω repräsentiert das Winkelfrequenz.

Die Übertragungsfunktion wird unter Verwendung einiger grundlegender Theoreme der Netzwerktheorie abgeleitet.

Die Übertragungsfunktion wird durch das Verhältnis der Ausgabe zur gelieferten Eingabe angegeben. Die typische Darstellung der Übertragungsfunktion ist wie folgt angegeben.

Die typische Übertragungsfunktion ist:

Woher,

a₁ repräsentiert Amplituden von Signalen

ω₀ repräsentiert Winkelgrenzfrequenzen

Anwendung des aktiven Hochpassfilters:

• Übertragung höherer Frequenzen bei Videofiltern.
• Die Frequenz wird basierend auf verschiedenen Wellenformen geändert.
• Die aktiven finden Anwendung in den CROs, Generatoren.

Passive Hochpassfilter:

Warum werden passive Hochpassfilter verwendet?

Ein Filter wird als passiv bezeichnet, wenn keine externe Stromversorgung vorhanden ist, und das Eingangssignal bleibt aufgrund der im Filter vorhandenen passiven Komponenten ebenfalls unverstärkt. Die passiven Komponenten können mit Tiefpass identisch sein, die Gesamtverbindung ist jedoch immer umgekehrt. Die passiven Komponenten sind Widerstand (R) und Kondensator (C), es handelt sich also um eine RC-Filterkombination.

Der Name "passiv, "hoch", "bestanden" und "filtern" schlagen vor, dass der Filter nur die besteht höhere Frequenzdh es wird Blockieren Sie die tiefen Frequenzen.

In der obigen Schaltung wird die Ausgangsspannung über dem Widerstand (R) bestimmt; Wenn die Frequenz zunimmt, nimmt die Reaktanz des Kondensators ab, so dass Ausgang und Verstärkung gleichzeitig zunehmen.

Die Formel zur Berechnung der Frequenz der RC-Schaltung lautet:

f=1/2πRC

So bauen Sie einen RC-Hochpassfilter:

Um einen RC HPF zu bauen, benötigen wir folgende Komponenten:

• Ein Funktionsgenerator
• Ein 10nF Keramikkondensator
• Ein 10 K Ohm Widerstand

Frequenz:

                                    (0.00000001F) = 15,293 Hz, Je größer der Ausgang, desto mehr Signal wird gedämpft.

Wenn wir ein Wechselstromsignal von einem Funktionsgenerator in die Schaltung eingeben und das Signal auf eine niedrige Frequenz einstellen, blockiert der Kondensator das Spannungssignal. Die niederfrequenten Signale, die blockiert werden, reichen also nicht über den Kondensator hinaus. Die Hochfrequenzsignale gehen weiter und werden an den Ausgang weitergeleitet.

Passive Hochpassfilter werden verwendet in:

• Audioverstärker
• In Lautsprechersystemen
• In verschiedenen Musiksteuerungssystemen usw..

Hochpassfilter erster Ordnung vs. Hochpassfilter zweiter Ordnung

• Das Hochpassfilter zweiter Ordnung umfasst zwei verschiedene reaktive Komponenten.
• HPF erster Ordnung hat eine Übertragungsfunktion erster Ordnung; Andererseits hat HPF zweiter Ordnung eine Übertragungsfunktion zweiter Ordnung.
• Das Filter erster Ordnung unterscheidet sich vom Filter zweiter Ordnung aufgrund des Sperrbandes. Die Steigung des Graphen zweiter Ordnung ist typischerweise das algebraische Doppel der ersten Ordnung.

Passiver RL-Hochpassfilter:

Diese Schaltung besteht aus a Widerstand und eine Induktivität. Die Induktivität in der Schaltung lässt alle niedrigeren Frequenzen durch und reduziert die Spannungen darüber. Es hält auch die Ausgangsspannung näher an der Eingangsspannung.

Für einen bestimmten Frequenzbereich gibt es einen Frequenzgang in dB unterhalb der Schaltung.

Die untere Grenzfrequenz für ein RL Hochpassfilter wird durch die Induktivität und die Parallelschaltung von RF und RL bestimmt, durch die Formel:

Wo, R_EQ = R_F|| R._L

So erstellen Sie einen RL-Hochpassfilter:

Um einen RL HPF zu bauen, benötigen wir:

• Ein Funktionsgenerator
• Ein Widerstand
• Ein Induktor
• Oszilloskop

Für die Herstellung der Schaltung können wir einen 470-mH-Induktor und einen 10-kΩ-Widerstand verwenden.

Die Schaltung bildet ein Hochpassfilter und hilft den Hochfrequenzsignalen, zum Ausgang durchzulaufen. Es filtert auch die niederfrequenten Signale durch den Induktor.

Butterworth Hochpassfilter:

Was ist ein Butterworth-Filter?

"Butterworth Filter ist wahrscheinlich die erste und bekannteste Filterannäherung. “

Der Butterworth-Filter wird erstellt, um einen glatten Frequenzganggraphen im Durchlassbereich zu erhalten.

Schaltungsbild -

Chebyshev Hochpassfilter:

Der Butterworth-Filter wird erstellt, um einen glatten Frequenzganggraphen im Durchlassbereich zu erhalten. Filter können in zwei Kategorien eingeteilt werden. Die Kategorien sind "Chebyshev-Filter" und "Inverser Chebyshev-Filter".

Die Filterantwort ist die Antwort eines Butterworth-Filters, wenn der Welligkeitswert auf 0% festgelegt ist. Typischerweise ist der Welligkeitswert für Anwendungen in digitalen Filtern auf 0.5% festgelegt.

Chebyshev Frequenzgang

Hochpassfilter vs. Tiefpassfilter:

Warum sollten wir den Hochpassfilter verwenden?

• Hochpassfilter eignen sich hervorragend für alle elektronischen oder elektrischen Operationen.
• Mit HPF können wir die Inszenierung verbessern, indem wir mehr Kontrolle über den Prozess oder das Experiment haben.
• Das Abschneiden unerwünschter Geräusche ist ein weiteres bisher bestes Merkmal.

Schreiben Sie einige Vorteile eines Hochpassfilters.

• Haben Sie eine scharfe Abrollreaktion.
• Die Sendeleistung ist stark genug, um die Frequenz des erforderlichen Kanals zu empfangen.
• Der Filter hat Vorteile in Audioverarbeitungsanwendungen, da er die Gleichstrom Spannung nicht verstärkt.

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Soumali Bhattacharya

Hallo, ich bin Soumali Bhattacharya. Ich habe einen Master in Elektronik gemacht.
Ich bin derzeit im Bereich Elektronik und Kommunikation investiert.
Meine Artikel konzentrieren sich in einem sehr einfachen, aber informativen Ansatz auf die Hauptbereiche der Kernelektronik.
Ich bin ein lebhafter Lerner und versuche, mich über die neuesten Technologien im Bereich der Elektronik auf dem Laufenden zu halten.

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