Hvað er High Pass sía: Vinna og forrit þess

Síur eru rafrásirnar sem leyfa tiltekna tíðnihluta og draga úr óæskilegum tíðniþáttum inntaksmerkis. Þetta er að finna í ýmsum rafrænum forritum til að leyfa tiltekið tíðnisvið merki. Í grundvallaratriðum er síum skipt í tvenns konar byggt á gerð íhluta sem notaðir eru við hönnun og rekstur. Þetta eru aðgerðalausar síur og virkar síur. Það fer eftir tíðnisviðinu, síur eru flokkaðar í 4 gerðir. Þetta eru lágpassasíur, hápassasíur, bandpasssíur og bandstoppsíur. Þessi grein lýsir hárásarsíunni, sem hægt er að nota bæði sem virka síu og óvirka síu.Hvað er hápassasía?Sían hefur getu til að leyfa hátíðnihluti merkis og deyfir alla lágtíðniþætti í a merki, er þekkt sem High Pass Filter. Það getur leyft hátíðnihlutum hærri en stöðvunartíðni og hafnar öllum öðrum óæskilegum tíðniþáttum merkis. Þessar gerðir af síum finnast í ýmsum RF hringrásum og merki vinnslukerfum. Í reynd mun þessi sía leyfa lægri tíðni merkis, sem er lægri en stöðvunartíðnin. Hárásarsíuhringrás Þessi hringrás er sú sama og lágrásarsíurásar, nema að skipt er um íhluti viðnám og þétti eins og sýnt er á myndinni hér að neðan.Hárásarsíuhringrás Framleiðsla spennu merkis er fengin þvert á viðnám með því að beita innspennu yfir þétti. Þessi tegund af síu fellur undir fyrstu röð hápassasíurásar. Önnur röð HPF er ekkert annað en samruni tveggja RC hápassasíurása í röð. Aukning á ávinningi á passbandinu í annarri röð HPF verður á hraðanum +40dB/áratug. Passive RC HPC Óvirka RC hápassasíurásin er hægt að hanna í tveimur samsetningum eins og viðnám og þétti (óvirkur RC HPF); viðnám og inductor (passív RL HPF) byggt á forritinu. Hinn óvirki RC HPF er notaður fyrir notkun á hljóð- eða lágtíðnisviðum. Aðgerðalausar RL HPF hringrásirnar eru notaðar til notkunar á RF eða hátíðnisviðum. Háhraða síuhringrásin er einnig kölluð aðgerðalaus háhraða sía vegna notkunar óvirkra frumefna eins og viðnáms og þéttis. Helsti kosturinn er að það er engin þörf á að beita utanaðkomandi aflgjafa eða mögnunarhlutum. Aðgerðalaus RC HPF er einföld RC HPF hringrás eins og sýnt er á myndinni hér að ofan. Þéttir og viðnám eru tengdir í röð þar sem framleiðsla spenna er þróuð þvert á viðnám. Vegna viðbragða þéttisins leyfir sían aðeins há tíðni merkis sem er stærri en skerðingartíðni og hindrar lægri tíðni merkis undir skerðingartíðni. Eiginleikar Þessir hárásarsíueiginleikar eru útskýrðir með tilliti til tíðniviðbragðs og fasaskiptingar úttaksmerkis. Tilvalin einkenni Helstu eiginleikar HPF er að hann leyfir öllum hátíðnihlutum hærri en stöðvunartíðnina og dregur úr öllum lágtíðnum merki, sem eru lægri en stöðvunartíðnin. Kjöreiginleikar HPF eru sýndir hér að neðan. Passbandið er nefnt HPF leyfir hærri tíðni sem er hærri en skurðartíðni. Þessi sía dregur úr lágtíðni, sem er nefnt stöðvunarband.Tilvalin einkenni hápassasíutíðniviðbragðaTíðni úttaksmerkis er í réttu hlutfalli við ávinninginn. Eftir því sem tíðnin eykst eykst ávinningurinn. Tíðnisvörun RC hápassasíu fer eftir viðbragði þétta. Þéttir framleiðir það magn af viðbragði eða háum viðbrögðum sem þarf til að draga úr lágtíðni merkis, þ.e. undir stöðvunartíðni. Við lágt viðbragð þéttans leyfir RC hápassasían hátíðniþætti merkis, þ.e. hærri en stöðvunartíðnina. En í raun og veru leyfir RC hápassasían lágtíðni undir stöðvunartíðni hennar. Hagnaður RC hápassasíunnar verður eining þegar viðbragðið er lágt/núll á háum tíðnum. Það er að útgangsspenna er sú sama og gefin innspenna. Til að leyfa háa tíðni og hafna lágtíðni minnkar rafrýmd viðbragð með aukningu á tíðni, sem leiðir til hækkunar á útgangsspennu og ávinningi. Rafrýmd viðbragð er gefið upp sem,Xc = 1/2πfcÞar sem 'fc' = skerðingartíðni í Hz'Xc'= rafrýmd viðbrögðTíðniviðbrögð og fasabreytingareiginleikar RC hápassasíu eru sýndir hér að neðan.Einkenni RC HPF Frá myndinni getum við séð að lágtíðnin er læst/hafnuð og eykur úttaksspennuna um +20dB/áratug þegar tíðnin er á stöðvunartíðninni og R=Xc. RC háhraða sían leyfir hátíðni (frá lokatíðni til óendanlegs) þegar úttaksspennan er 0.7071 eða 70.71% af inntaksspennu sinni, þ.e. við -3dB inntak og úttak (með því að reikna út 20 log Vout/Vin). Það þýðir að tíðni svörun HPF er, hátíðnimerki eru leyfð frá stöðvunartíðni til óendanlegs. Við stöðvunartíðnina er fasabreyting inntaksmerkisins og úttaksmerkisins sú sama, þ.e. við 45°. Þegar tíðni merkis er hærri en stöðvunartíðnin er fasahornið núll. Það þýðir að úttaksmerkið er í fasa með tilliti til inntaksmerkisins við háar tíðnir. Tíminn sem það tekur að hlaða og losa þétti er gefið upp í formi tímaföstunnar, táknað með 'τ'. Tímafasti RC hárásarsíu er gefinn upp semτ = RC = 1/2πfcω = 1/τ = 1/RCTímatíðni RC HPF er gefin upp sem,fc= 1/2πRCFasabreyting RC HPF er gefið upp sem Φ=tan-1 (1/2πfRC)Þar sem 'fc' = skurðartíðni í Hz'f' = rekstrartíðni í Hz'R' = gildi viðnáms í ohm'C'= gildi þéttans í Farads High Pass Sía með Op-Amp Hápassasían sem notar op-amp er mjög auðveld í hönnun og útfærslu vegna þess að hún notar takmarkað nr. rafeindabúnaðar og fjarlægir hávaða og suð. Hringrásarmyndin af hápassasíu sem notar op-ampara er sýnd hér að neðan. Hinn óvirki RC HPF er tengdur við op-magnarann ​​sem ekki er snúið við til að stýra mögnun og spennuaukningu.Hápassasía sem notar Op-Amp Úttakið takmarkast af opna lykkjueiginleikum op-magnarans. Úttak RC HPF er beitt á op-amp fyrir mögnun og stjórn á spennuaukningu úttaksmerkisins. /fc)/√(1+(f/fc)2)Þar sem Av= spennuaukning í dB= 1+R2/R1Af = passband gainfc= stöðvunartíðni í Hzf = rekstrartíðni í HzÞegar f < fc (lág tíðni) , þá Vout/Vin < AfWhen f = fc (við stöðvunartíðni), þá Vout/Vin=Af/2 ^½ = 0.7071AfWhen f > fc (há tíðni), þá Vout/Vin = AfThe lokuð lykkja bandbreidd á Op-magnarinn ákvarðar hæstu tíðni HPF, sem hefur stöðugan bandbandsstyrk Af. Stærð spennuaukningarinnar er gefin upp sem Av (dB) = 20 log (Vout / Vin) -3dB = 20 log (0.707 Vout / Vin )Active High Pass FilterEf RC hápassían er tengd við virka þáttinn eins og op-amp til að leyfa háu tíðnirnar og hafna lágtíðninni, þá er það kallað virkur HPF. Tíðni svörun og fasabreyting virka HPF eru þau sömu og RC HPF. Tilgangur virkrar háhraða síu er að stjórna spennuaukningu og magna úttaksmerki. Hringrásarmynd virku hárásarsíunnar fyrir mögnun er sýnd hér að neðan.Virkur HPF fyrir mögnun RC HPF hringrásin er tengd við op-magnarann ​​sem ekki er snúið við. Framleiðsla og skerðingartíðni óvirkrar háhraða síu er stjórnað af op-magnaranum. Þar sem bandbreidd og ávinningseinkenni op-magnara ákvarða skerðingartíðni. Þessi tegund af síu virkar sem bandpass sía. Op-magnarinn eykur amplitude úttaksmerkisins og útgangsspennuaukning passbandsins er gefin upp sem 1+R2/R1, sem er það sama og lágpassasían. FlutningsaðgerðTil að draga út hápassasíuflutningsaðgerðina munum við íhugaðu óvirka RC HPF hringrás eins og sýnt er hér að ofan. Frá ofangreindu hringrásinni er Vo = útgangsspenna yfir viðnám Vi = innspenna sem beitt er yfir þéttannMeð því að taka Laplace Transform bæði inntaks- og útgangshlið,H(s)=Vₒ(s)/ Vᵢ(s)H(s)=R/(R+(1/sC))Jöfnan hér að ofan verður,H(s)=sCR/(1+sCR)Með því að skipta út s=jw í jöfnunni hér að ofan H(jω)=jωCR /(1+jωCR)Þá verður jöfnanStærð HPF flutningsfallsins er táknuð sem|H(jω)|=ωCR/√(1+(ωCR)^2 )Ef ω = 0, þá er HPF flutningsfallið = 0Ef ω = 1/CR, þá HPF flutningsaðgerðin = 0.707Ef ω = óendanlegt, þá HPF flutningsaðgerðin = 1Þess vegna sýna ofangreindar flutningsaðgerðareiginleikar að óvirka RC hápassasían getur leyft hátíðni frá skurðartíðni til i nendanleiki. þ.e. er breytilegt frá 0 til 1 ef ω er breytilegt frá 0 til óendanlegs. Butterworth HPF Butterworth hápassasían er ein af gerðum HPF sem gefur flata tíðnisvörun á passbandinu. Vegna flatrar tíðnisvörunar verða engar gárur. Það er einnig þekkt sem flat-flat sía, notuð í ýmsum forritum þar sem lokaður hringur ágangur bandbandsins er eining. Hringrásarmyndin og tíðniviðbrögð fyrstu pöntunar Butterworth hápassasíunnar eru sýnd hér að neðan. Þetta er mjög auðvelt og auðvelt að hanna.Butterworth HPFHækkunin eykst á hraðanum +20dB/áratug fyrir fyrstu röð Butterworth HPF og á meðan fyrir annarri röð Butterworth HPF mun hann vera +40dB/áratug.Butterworth HPF Eiginleikar Notkun hágreiða sía eru Hátalarar til að magna merki Myndvinnsla Notaðir við mögnun DC strauma og fyrir AC tengingu Stjórnkerfi og hljóðvinnslukerfi. DSL splitterar í símaRF forritum.Þannig snýst þetta allt um yfirlit yfir hápassasíu (bæði virka og óvirka gerð) - skilgreining, hringrás, Butterworth HPF, HPF með Op-magnara og forritum þess. Hér er spurning fyrir þig, "Hverjir eru kostir og gallar hágæða sía?"

Skildu eftir skilaboð 

Skilaboðalisti