被动高通RC过滤器

在本教程中,我们将学习被动高通RC滤波器,其频率响应,被动高通过RC滤波器的基本电路,其应用等等。

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介绍

电滤波器是一个电路,旨在拒绝电信号的所有不需要的频率分量,并仅允许所需的频率。换句话说,滤波器是允许仅频带的电路。

在许多应用中,电容过滤器使用的比电感过滤器多于电感过滤器,因为电感器将产生一些杂散的磁场并消散一些功率。不仅具有这些缺点,而且还因为使用电路中的电感器,滤波器变得笨重。

在上一个教程中,我们研究了过滤器欧宝平台正规吗和被动低通滤波器的基础知识。现在让我们看看被动高通RC过滤器的操作。

被动高通滤波器

被动高通滤波器类似于被动低通滤波器。当电容器和电阻位置在低通滤波器的电路中互换时,电路呈现高通滤波器的行为。电容器与电阻串联连接。输入电压串联送到电容器,但输出仅在电阻器上绘制。

高通滤波器允许高于切断频率'Fc'的频率并阻止较低频率信号。切断频率的值取决于所选择的电路设计的组件值。这些高通滤波器在10 MHz的高频范围内具有许多应用。

高通滤波器的电路如下所示。

被动高通RC过滤器图像1

由于电路中元件的交换,电容传递的响应会发生变化,这些变化与低通滤波器的响应正好相反。

低频处的电容器类似于开路电路,并且在高于切断频率电容器的频率的频率下的较高频率就像短路一样。由于电容器的电容电抗,电容器将阻止进入电容器的较低频率。

我们知道,电容本身反对一定量的电流通过它,以绑定在电容的电容范围内。在切断频率后,电容器允许所有频率因电容电抗值的减少。这使得当输入信号频率大于截止频率fc时,电路将整个输入信号传递给输出。

在较低的频率,电抗值增加,因此,当电抗增加时,对抗通过电容器的电流的能力增加。低于截止频率的频带称为“停止频带”,在截止频率之后的频带称为“通频带”。

在上述电路中,只有一个具有电阻器的反应性部件,这表示电路是第一阶电路。

高通滤波器的频率响应

其频率响应曲线和容抗响应曲线如下:

从这个响应曲线可以看出,高通滤波器和低通滤波器是完全相反的。在高通滤波器中,直到截止频率,所有低频信号都被电容阻挡,导致输出电压下降。

At the cut off frequency point the value of the resistor ‘R’ and the reactance of the capacitor ‘X_c’are equal thus the output voltage increases at a rate of -20 dB/decade and the output signal levels are -3 dB of the input signal levels.

在非常高的频率下,电容电抗为零,则输出电压与输入电压相同,即Vout = Vin。在低频时,电容电抗是无穷大的,因此输出电压为零,因为电抗将阻塞进入电容的电流。

高通滤波器的输出在相对于输入信号的截止频率下具有+ 45°的相移角(Ø)。这表明高通滤波器的输出参考输入信号引线。在高频(f> fc)下,相移几乎为零,意味着输入和输出信号都不相同。

在理想情况下,过滤器将允许频率切断频率点到无限远,但实际上无限值取决于过滤器设计中使用的组件值。

电容器相对于输入信号的电容器充电和放电的时间导致相位差。具有电容器的电阻系列将产生充电和放电效果。

串联RC电路的时间常数定义为电容充电到最终稳态值的63.2%所花费的时间,以及电容放电到稳态值的36.8%所花费的时间。这由符号“τ”表示。时间常数与截止频率的关系如下所示

时间常数τ= rc =1/2πfc和ω_c= 1 /τ= 1 / rc。

由此可以清楚地看出,滤波器的输出依赖于输入和时间常数处应用的频率。

切断频率和相移

截止频率或断点'FC ' = 1/ 2πfc

相移(Ø)=棕褐色-1(2πfrc)

高通RC滤波器输出电压和增益

高通滤波器示例

让我们考虑一个高通滤波器,电容值82 PF和电阻值为240kΩ。通过这些值,让我们计算滤波器的切断频率

FC(2π rc) = 1/(2π x 240 x 103.x 82 x 10-12年)= 8.08 kHz

二阶无源高通滤波器

被动高通RC过滤器图像2

通过级联两个一阶高通滤波器给我们二阶高通滤波器。由于它由两个反应性组件组成,这意味着两个电容器,它使电路为分离器顺序。这两个阶段滤波器的性能等于单级滤波器,但滤波器的斜率在-40dB /十年中获得。

这是由于截止频率的变化。与单级高通滤波器相比,它有两个存储点,因此效率更高。对于两级滤波器,截止频率取决于两个电容和两个电阻的值。如下所示

FC= 1 /(2π√(R1C1R2C2))Hz.

无源高通滤波器摘要

高通滤波器允许频率大于切断频率到无限远的频率。在实际情况下,无限远不退出,因此此无限值值取决于电路设计中使用的组件。

高通滤波器允许的频带被称为“通频带”,这个通频带就是滤波器的带宽。被滤波器衰减的频带称为“阻频带”。

通过使用上面示出的公式'FC'计算切断频率。输出信号的相移通过角度为+ 45°的输入信号。输出电压取决于施加到电路的时间常数和输入频率。

与电路中使用的高频率相比,高通滤波器消除的扭曲更准确。

高通RC微分器

正常正弦波输入滤波器的性能就像一阶高通滤波器,但当我们应用不同类型的信号,而不是正弦波方波等使脉冲步等时域响应输入信号电路像一个微分电路。

输入输入的电路与称为差分电路的电路的输出成正比。

因此,当恒定输入施加到电路时,输出变为零,因为恒定的导数趋于为零。

RC差分电路如下所示。

对于方波输入信号,输出波形显示为短持续时间脉冲。对于一个完整的输入循环,发生两个具有正脉冲和负脉冲的尖峰信号。

在这个过程中,输出信号的振幅不会发生变化。如果输入信号的频率增加,那么输出脉冲的宽度也会增加。脉冲衰减的速率取决于时间常数。

高通滤波器的应用

  • 这些被用于音频放大器电路中,作为高音频交叉频率的一部分,通过阻塞低低音信号到高音类型的信号。
  • 这些用作隆隆过滤器以阻止附近的不需要的信号并通过扬声器中的所需信号。
  • 这些被用于交流耦合电路和作为微分电路。
  • 在每个通道条的混合过程中,添加这些高通滤波器。
  • 在图像处理中,在不锐化的过程中使用高通滤波器,编辑需要高增强滤波器。
  • 在图像处理中,降噪既可以在时域进行,也可以在频域进行。因此,在图像处理中,这些高通滤波器与低通滤波器相结合,用于增强、抑制噪声和修改图像。
  • 在电话应用中,它们在DSL分离器中使用,具有低通滤波器的组合。

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