Wat is een hoogdoorlaatfilter?

"Een hoogdoorlaatfilter is precies het tegenovergestelde van het laagdoorlaatfiltercircuit, aangezien de twee componenten zijn uitgewisseld met het uitgangssignaal van de filters dat nu van over de weerstand wordt gehaald whier aangezien het laagdoorlaatfilter alleen signalen doorlaat onder zijn afsnijfrequentiepunt, ƒc, passieve hoogdoorlaatfiltercircuit, zoals de naam al aangeeft, passeert alleen signalen boven het geselecteerde afsnijpunt, ƒc elimineert alle laagfrequente signalen van de golfvorm. ----- FMUSER"

Content

1) Het hoogdoorlaatfiltercircuit

2) Frequentiebereik van een 1e-orde hoogdoorlaatfilter

3) Afsnijfrequentie en faseverschuiving

4) Hoogdoorlaatfilter voorbeeld nr.1

5) Hoogdoorlaatfilter van de tweede orde

6) Samenvatting hoogdoorlaatfilter

7) De RC-differentiator

Het hoogdoorlaatfiltercircuit

In deze schakeling is de reactantie van de condensator erg hoog bij lage frequenties, dus de condensator werkt als een open circuit en blokkeert alle ingangssignalen bij VIN totdat het afgesneden frequentiepunt (ƒC) is bereikt. 

Boven dit afgesneden frequentiepunt is de reactantie van de condensator voldoende verminderd om nu meer als een kortsluiting te werken, waardoor al het ingangssignaal rechtstreeks naar de uitgang kan gaan, zoals hieronder weergegeven in de responscurve van de filter.

Zie ook: >> Wat is een laagdoorlaatfilter en hoe bouwt u een laagdoorlaatfilter? 

Frequentiebereik van een 1e-orde hoogdoorlaatfilter

De Bode-plot of frequentieresponscurve hierboven voor een passief hoogdoorlaatfilter is precies het tegenovergestelde van die van een laagdoorlaatfilter. Hier wordt het signaal verzwakt of gedempt bij lage frequenties, waarbij de output toeneemt met + 20dB / Decade (6dB / Octave) totdat de frequentie het afkappunt (ƒc) bereikt waar opnieuw R = Xc. 

Het heeft een responscurve die zich uitstrekt van oneindig tot de afsnijfrequentie, waarbij de uitgangsspanningsamplitude 1 / √2 = 70.7% van de ingangssignaalwaarde of -3dB (20 log (Vout / Vin)) van de ingang is waarde.

We kunnen ook zien dat de fasehoek (Φ) van het uitgangssignaal die van de ingang LEIDT en gelijk is aan + 45o bij frequentie ƒc. De frequentieresponscurve voor dit filter houdt in dat het filter alle signalen tot in het oneindige kan doorgeven. In de praktijk strekt de filterreactie zich echter niet uit tot in het oneindige, maar wordt beperkt door de elektrische eigenschappen van de gebruikte componenten.

Het afsnijfrequentiepunt voor een eerste-orde hoogdoorlaatfilter kan worden gevonden met dezelfde vergelijking als die van het laagdoorlaatfilter, maar de vergelijking voor de faseverschuiving wordt enigszins gewijzigd om rekening te houden met de positieve fasehoek, zoals hieronder weergegeven.

Zie ook: >> Hoe ontwerp je een laagdoorlaatfilter - subwoofer?

Afsnijfrequentie en faseverschuiving

 

De circuitversterking, Av die wordt gegeven als Vout / Vin (magnitude) en wordt berekend als:

Hoogdoorlaatfilter voorbeeld nr.1
Bereken de cut-off of "breekpunt" frequentie (ƒc) voor een eenvoudig passief hoogdoorlaatfilter bestaande uit een 82pF condensator in serie geschakeld met een 240kΩ weerstand.

Hoogdoorlaatfilter van de tweede orde
Net als bij laagdoorlaatfilters, kunnen hoogdoorlaatfiltertrappen samen worden gecascadeerd om een ​​tweede orde (tweepolig) filter te vormen, zoals weergegeven.

 

Het bovenstaande circuit maakt gebruik van twee eerste-orde filters die met elkaar zijn verbonden of in cascade zijn gebracht om een ​​tweede-orde of tweepolig hoogdoorlaatnetwerk te vormen. Vervolgens kan een eerste-orde filtertrap worden omgezet in een tweede-orde type door eenvoudig een extra RC-netwerk te gebruiken, hetzelfde als voor het 2e-orde laagdoorlaatfilter. Het resulterende hoogdoorlaatfiltercircuit van de tweede orde heeft een helling van 40 dB / decennium (12 dB / octaaf).

Net als bij het laagdoorlaatfilter wordt de afsnijfrequentie ƒc als volgt bepaald door zowel de weerstanden als de condensatoren.

In de praktijk is het samenvoegen van passieve filters om filters van grotere orde te produceren moeilijk nauwkeurig te implementeren omdat de dynamische impedantie van elke filtervolgorde het naburige netwerk beïnvloedt. Om het laadeffect te verminderen, kunnen we de impedantie van elke volgende fase 10x de vorige fase maken, dus R2 = 10 * R1 en C2 = 1/10 van C1.

Zie ook: >> Laagdoorlaatfilters: het is wat u hebt en u doet het! 

Samenvatting hoogdoorlaatfilter
We hebben gezien dat het passieve hoogdoorlaatfilter precies het tegenovergestelde is van het laagdoorlaatfilter. Dit filter heeft geen uitgangsspanning van DC (0Hz), tot een gespecificeerd afsnijfrequentie (ƒc) punt. Dit lagere afsnijfrequentiepunt is 70.7% of -3dB (dB = -20log VOUT / VIN) van de toegestane spanningsversterking.

Het frequentiebereik “onder” dit afsnijpunt ƒc staat algemeen bekend als de stopband, terwijl het frequentiebereik “boven” dit afsnijpunt algemeen bekend staat als de doorlaatband.

De afsnijfrequentie, hoekfrequentie of -3dB punt van een hoogdoorlaatfilter kan worden gevonden met de standaardformule van: ƒc = 1 / (2πRC). De fasehoek van het resulterende uitgangssignaal bij ƒc is + 45o. Over het algemeen is het hoogdoorlaatfilter minder vervormend dan zijn equivalente laagdoorlaatfilter vanwege de hogere werkfrequenties.

Een veel voorkomende toepassing van dit type passief filter is in audioversterkers als koppelcondensator tussen twee audioversterkertrappen en in luidsprekersystemen om de signalen met hogere frequentie naar de kleinere luidsprekers van het "tweeter" -type te leiden, terwijl de lagere bassen worden geblokkeerd of ook gebruikt als filters om ruis met lage frequenties of vervormingen van het "gerommel" -type te verminderen. 

Bij gebruik in audiotoepassingen wordt het hoogdoorlaatfilter soms een "low-cut" - of "bass cut" -filter genoemd.

De uitgangsspanning Vout hangt af van de tijdconstante en de frequentie van het ingangssignaal zoals eerder gezien. Met een AC-sinusvormig signaal op het circuit gedraagt ​​het zich als een eenvoudig 1e-orde hoogdoorlaatfilter. Maar als we het ingangssignaal veranderen in dat van een "blokgolf" -vormig signaal dat een bijna verticale stapingang heeft, verandert de reactie van het circuit dramatisch en produceert een circuit dat algemeen bekend staat als een differentiator.

Zie ook: >> RF Filter Basics-zelfstudie 

De RC-differentiator

Tot nu toe werd aangenomen dat de ingangsgolfvorm naar het filter sinusvormig is of die van een sinusgolf bestaande uit een fundamenteel signaal en enkele harmonischen die in het frequentiedomein werken, wat ons een frequentiedomeinrespons voor het filter geeft. Als we het hoogdoorlaatfilter echter voeden met een blokgolfsignaal dat in het tijddomein werkt en een impuls- of stapresponsingang geeft, zal de uitgangsgolfvorm bestaan ​​uit een puls of pieken van korte duur, zoals weergegeven.

Het RC Differentiator Circuit

Elke cyclus van de blokgolf ingangsgolfvorm produceert twee pieken aan de uitgang, een positieve en een negatieve en waarvan de amplitude gelijk is aan die van de ingang. Het verval van de pieken hangt af van de tijdconstante, (RC) waarde van beide componenten, (t = R x C) en de waarde van de ingangsfrequentie. De uitgangspulsen lijken meer en meer op de vorm van het ingangssignaal naarmate de frequentie toeneemt.

Misschien ook interessant:

Wat is het verschil tussen AM en FM?

Wat is FM (Frequency Modulation)?

Wat is het verschil tussen AM en FM-radio signalen?

Frequentiemodulatie Voordelen & Nadelen

AM-ontvanger versus FM-ontvanger | Verschil tussen AM-ontvanger en FM-ontvanger

Laat een bericht achter 

Message List