מהו מסנן High Pass: Working & Applications שלו

מסננים הם המעגלים האלקטרוניים המאפשרים רכיבי תדרים מסוימים ומחלישים את רכיבי התדר הלא רצויים של אות קלט. אלה נמצאים ביישומים אלקטרוניים שונים כדי לאפשר טווח תדרים מסוים של אות. בעיקרון, המסננים מתחלקים לשני סוגים המבוססים על סוג הרכיבים המשמשים בעיצוב ותפעול. הם מסננים פסיביים ומסננים אקטיביים. בהתאם לטווח התדרים, מסננים מסווגים ל -4 סוגים. הם מסנני Low Pass, מסנני High Pass, מסנני Band Pass ומסנני Stop Band. מאמר זה מתאר את מסנן ה- High Pass, שיכול לשמש גם כמסנן פעיל וגם כמסנן פסיבי. מהו מסנן High Pass? למסנן יש יכולת לאפשר רכיבי תדר גבוה של אות ומחליש את כל רכיבי התדר הנמוך של אות, מכונה מסנן High Pass. הוא יכול לאפשר את רכיבי התדרים הגבוהים יותר מתדר החיתוך ודוחה את כל שאר רכיבי התדר הלא רצויים של אות. סוגים אלה של מסננים נמצאים במעגלי RF שונים ומערכות עיבוד אותות. בפועל, מסנן זה יאפשר תדרים נמוכים יותר של אות, הנמוך מתדר החיתוך. מעגל מסנני מעבר גבוה מעגל זה זהה למעגל מסנן מעבר נמוך, פרט לכך שהנגד והקבלים של הרכיבים מוחלפים כפי שמוצג באיור שלהלן.מעגל מסנן High Pass שני אלמנטים פסיביים הנגד והקבלים מחוברים בשילוב סדרות כדי לאפשר את התדרים גבוהים יותר מתדר החיתוך של אות. מתח המוצא של האות מתקבל על פני הנגד על ידי הפעלת מתח כניסה על פני הקבל. סוג זה של מסנן נכנס למעגל מסנני מעבר גבוה מסדר ראשון. הסדר השני של HPF אינו אלא אשד של שני מעגלי מסנני מעבר גבוה RC בסדרות. הגידול ברווח של פס פס ב- HPF מסדר שני יהיה בשיעור של +40dB/עשור. פסיבי RC HPC מעגל מסנן ה- pass pass RC יכול להיות מעוצב בשני שילובים כמו הנגד והקבל (פאסיבי RC HPF); נגד ומשרן (RL HPF פסיבי) מבוסס על היישום. ה- RC HPF הפסיבי משמש ליישומים בטווחי שמע או תדרים נמוכים. מעגלי ה- RL HPF הפסיביים משמשים ליישומים בטווחי RF או תדרים גבוהים. מעגל מסנני המעבר הגבוה נקרא גם מסנן פסיבי RC גבוה בגלל השימוש באלמנטים פסיביים כמו נגד וקבל. היתרון העיקרי הוא, שאין צורך להפעיל אספקת חשמל חיצונית או רכיבי הגברה כלשהם.ה HPF הפסיבי RC הוא מעגל RC HPF פשוט כפי שמוצג באיור לעיל. הקבל והנגד מחוברים בסדרות שבהן מתח המוצא מפותח על פני הנגד. בשל תגובתיות הקבל, המסנן מאפשר רק תדרים גבוהים של אות גדול מתדר החיתוך וחוסם את התדרים הנמוכים של אות מתחת לתדר החיתוך. מאפיינים אלה מאפייני מסנן מעבר גבוה מוסברים במונחים של תגובת תדרים ושינוי פאזה של אות פלט. מאפיינים אידיאליים המאפיין העיקרי של HPF הוא, שהוא מאפשר לכל רכיבי התדרים הגבוהים יותר מתדר החיתוך ומחליש את כל התדרים הנמוכים. של אות נמוך יותר מתדר החיתוך. המאפיינים האידיאליים של HPF מוצגים להלן. פס הפס מכונה HPF מאפשר את התדרים הגבוהים שהם גדולים יותר מתדר הניתוק. מסנן זה מחליש את התדרים הנמוכים, המכונים פס העצירה.מאפיינים אידיאליים של מסנן High Pass תגובת תדר התדירות של אות פלט היא ביחס ישר לרווח. ככל שהתדר עולה, הרווח גדל. תגובת התדרים של מסנן מעבר גבוה RC תלויה בתגובה של קבל. הקבל מייצר את כמות התגובה הנדרשת או את התגובה הגבוהה כדי להחליש את התדרים הנמוכים של אות, כלומר מתחת לתדר החיתוך. בתגובתיות נמוכה של הקבל, מסנן ה- high pass RC מאפשר לרכיבי תדר גבוה של אות כלומר, גדול מתדירות הניתוק. אבל, למעשה, מסנן ה- high-pass RC מאפשר את התדרים הנמוכים מתחת לתדר החיתוך שלו. הרווח של מסנן ה- high pass RC הופך לאחדות כאשר התגובה נמוכה/אפסית בתדרים גבוהים. כלומר מתח המוצא זהה למתח הכניסה הנתון. כדי לאפשר תדרים גבוהים ולדחות תדרים נמוכים, התגובה הקיבולית יורדת עם עלייה בתדירות, מה שמביא לעלייה במתח העוצמה והרווח. התגובה הקיבולית ניתנת כ-, Xc = 1/2πfc היכן 'fc' = תדר ניתוק ב- Hz'Xc '= תגובתיות קיבולית תגובת התדר ותכונות פאזה של מסנן RC גבוה מוצגים להלן.מאפייני RC HPF מהנתון, אנו יכולים להבחין כי התדרים הנמוכים חסומים/נדחים ומגדילים את מתח המוצא ב- +20dB/עשור כאשר התדר נמצא בתדר החיתוך ו- R = Xc. מסנן ה- high pass RC מאפשר את התדרים הגבוהים (מתדר ניתוק עד אינסוף) כאשר מתח המוצא הוא 0.7071 או 70.71% ממתח הכניסה שלו, כלומר ברמות כניסה ויציאה של -3dB (על ידי חישוב 20 יציאות Vout/Vin). המשמעות היא שתגובת התדר של HPF היא, אותות בתדר גבוה מותרים מתדר ניתוק עד אינסוף.בתדירות הניתוק, הסטת הפאזה של אות הכניסה ואות הפלט זהים כלומר, ב 45 °. כאשר תדירות האות גדולה מתדר החיתוך, זווית הפאזה היא אפס. כלומר, אות הפלט נמצא בשלב ביחס לאות הקלט בתדרים גבוהים. הזמן שנדרש לטעינה ופריקה של קבל מתבטא בצורה של קבוע הזמן, המסומן ב- 'τ'. קבוע הזמן של מסנן מעבר גבוה RC נתון asτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RC תדירות הקיצוץ של RC HPF ניתנת כ, fc = 1/2πRC שינוי השלב של RC HPF הוא נתון asΦ = tan-1 (1/2πfRC) כאשר 'fc' = תדר ניתוק ב- Hz'f '= תדר הפעלה ב- Hz'R' = ערך ההתנגדות ב- ohms'C '= ערך הקבל ב- Farads High Pass מסנן באמצעות אופ-אמפר מסנן ההעברה הגבוה באמצעות מגבר אופטי קל מאוד לתכנון וליישום מכיוון שהוא משתמש במספר מוגבל. של רכיבים אלקטרוניים ומסיר רעש וזמזום. תרשים המעגלים של מסנן המעבר הגבוה באמצעות מגבר אופ מוצג להלן. ה- HPF הפסיבי RC מחובר למגבר ה- OP שאינו הפוך לצורך הגברה ושליטה במתח המתח.מסנן High Pass באמצעות אופ-אמפר הפלט מוגבל על ידי מאפייני הלולאה הפתוחה של מגבר ה- op. הפלט של RC HPF מוחל על מגבר אופטי להגברה ושליטה ברווח המתח של אות הפלט. עליית המתח של מסנן המעבר הגבוה באמצעות מגבר אופ ניתנת ב- A = Vout/Vin = Af (f /fc)/√ (1+ (f/fc) 2) איפה Av = עליית מתח ב- dB = 1+R2/R1Af = רווח פס פס fc = תדר ניתוק ב- Hzf = תדר הפעלה ב- Hz כאשר f <fc (תדרים נמוכים) , ואז Vout/Vin <AfWhen f = fc (בתדר ניתוק), ואז Vout/Vin = Af/2 ^½ = 0.7071AfWhen f> fc (תדרים גבוהים), ואז Vout/Vin = Af רוחב הפס הסגור של מגבר ה- Op קובע את התדירות הגבוהה ביותר של ה- HPF, בעל רווח פס פס קבוע. גודל רווח המתח ניתן כ- Av (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin ) מסנן מעבר גבוה פעיל אם מסנן ההעברה הגבוה של RC מחובר לרכיב הפעיל כמו מגבר אופטי כדי לאפשר את התדרים הגבוהים ודוחה את התדרים הנמוכים, אז הוא נקרא HPF פעיל. תגובת התדר ושינוי פאזה של ה- HPF הפעיל זהים ל- HPF RC. מטרת מסנן ההעברה הפעיל היא לשלוט ברווח המתח ולהגביר את אות הפלט. תרשים המעגל של מסנן ההעברה הפעיל להגברה מוצג להלן.HPF פעיל להגברה מעגל HP HPF מחובר למגבר אופטי שאינו הפוך. הפלט ותדירות החיתוך של מסנן הפסיבי-גבוה לעבור נשלטים על-מגבר ה OP. כאשר רוחב הפס ותכונות הרווח של מגבר אופ קובע את תדירות הניתוק. סוג זה של מסנן משמש כמסנן פס פס. מגבר ה- op מגביר את משרעת אות הפלט ורווח מתח המוצא של פס הפס נתון כ- 1+R2/R1, שזהה למסנן המעבר הנמוך. שקול מעגל HPF פסיבי RC כפי שמוצג לעיל. מהמעגל הנ"ל, Vo = מתח פלט לרוחב הנגד Vi = מתח כניסה המופעל על פני הקבל על ידי ביצוע הטרנספורמציה Laplace הן בצד הקלט והן הפלט, H (ים) = Vₒ (s)/ Vᵢ (s) H (s) = R/(R+(1/sC)) המשוואה לעיל הופכת, H (s) = sCR/(1+sCR) על ידי החלפת s = jw במשוואה לעיל H (jω) = jωCR /(1+jωCR) ואז המשוואה הופכת גודל הפונקציה להעברת HPF מיוצג כ | H (jω) | = ωCR/√ (1+ (ωCR)^2) אם ω = 0, אזי פונקציית העברת HPF = 0 אם ω = 1/CR, ואז פונקציית ההעברה של HPF = 0.707 אם ω = אינסוף, אז פונקציית ההעברה של HPF = 1 מכאן שמאפייני פונקציית ההעברה הנ"ל מראים שמסנן ה- pass pass RC גבוה יכול לאפשר לתדרים הגבוהים מתדר ניתוק ל- i nfinity. כלומר, משתנה מ -0 ל -1 אם ω משתנה מ -0 עד אינסוף. Butterworth HPF מסנן ה- Highpass Butterworth הוא אחד מסוגי ה- HPFs, המספקים תגובת תדר שטוחה בפס פס. בשל תגובת התדר השטוחה, לא יהיו אדוות. הוא ידוע גם כמסנן שטוח-שטוח, המשמש ביישומים שונים בהם רווח הלולאה הסגורה של פס המעבר הוא אחדות. תרשים המעגלים ותגובת התדרים של מסנן המעבר הגבוה מסוג Butterworth ממסדר ראשון מוצגים להלן. אלה מאוד קלים ופשוטים לעיצוב.Butterworth HPF הרווח עולה בשיעור של +20dB/עשור עבור הסדר הראשון Butterworth HPF ואילו עבור Butterworth HPF מהסדר השני, הוא יהיה +40dB/עשור.Butterworth HPF מאפיינים יישומים היישומים של מסנני מעבר גבוה הם רמקולים להגברת אותות עיבוד תמונה בשימוש בהגברת זרם DC ולצימוד AC מערכות בקרה ומערכות עיבוד שמע. - הגדרה, מעגל, Butterworth HPF, HPF באמצעות Op-amp, והיישומים שלה. להלן שאלה עבורך, "מהם היתרונות והחסרונות של מסנני High Pass?"

השאר הודעה 

רשימת הודעות