Bộ lọc thông cao là gì?

"Bộ lọc thông cao hoàn toàn ngược lại với mạch bộ lọc thông thấp vì hai thành phần đã được hoán đổi với tín hiệu đầu ra của bộ lọc hiện được lấy từ trên điện trở wở đây vì bộ lọc thông thấp chỉ cho phép các tín hiệu vượt qua điểm tần số cắt của nó, ƒc, mạch lọc thông cao thụ động như tên gọi của nó, chỉ truyền các tín hiệu trên điểm cắt đã chọn, loại bỏ mọi tín hiệu tần số thấp khỏi dạng sóng. -----"

Nội dung

1) Mạch lọc High Pass

2) Đáp ứng tần số của Bộ lọc thông cao thứ nhất

3) Tần số cắt và dịch chuyển pha

4) Bộ lọc High Pass Ví dụ số 1

5) Bộ lọc High Pass thứ hai

6) Tóm tắt bộ lọc High Pass

7) Bộ phân biệt RC

Mạch lọc High Pass

Trong cách sắp xếp mạch này, độ phản kháng của tụ rất cao ở tần số thấp, vì vậy tụ hoạt động như một mạch mở và chặn mọi tín hiệu đầu vào tại VIN cho đến khi đạt đến điểm tần số cắt (ƒC). 

Trên điểm tần số cắt này, độ phản kháng của tụ điện đã giảm đủ để bây giờ hoạt động giống như một mạch ngắn cho phép tất cả tín hiệu đầu vào truyền trực tiếp đến đầu ra như dưới đây trong đường cong phản ứng của bộ lọc.

Xem thêm: >> Bộ lọc thông thấp là gì và cách xây dựng Bộ lọc thông thấp? 

Đáp ứng tần số của Bộ lọc thông cao thứ nhất

Đường cong Bode Plot hoặc Tần số đáp ứng ở trên cho bộ lọc thông cao thụ động hoàn toàn ngược lại với bộ lọc thông thấp. Ở đây, tín hiệu bị suy giảm hoặc bị làm ẩm ở tần số thấp với đầu ra tăng ở mức + 20dB / Decade (6dB / Octave) cho đến khi tần số đạt đến điểm cắt (ƒc) trong đó lại R = Xc. 

Nó có đường cong đáp ứng kéo dài xuống từ vô cùng đến tần số cắt, trong đó biên độ điện áp đầu ra là 1 / √2 = 70.7% giá trị tín hiệu đầu vào hoặc -3dB (20 log (Vout / Vin)) của đầu vào giá trị.

Ngoài ra, chúng ta có thể thấy rằng góc pha (Φ) của tín hiệu đầu ra LEADS của đầu vào và bằng + 45o ở tần số ƒc. Đường cong đáp ứng tần số cho bộ lọc này ngụ ý rằng bộ lọc có thể truyền tất cả tín hiệu ra vô cùng. Tuy nhiên, trong thực tế, phản ứng của bộ lọc không mở rộng đến vô tận mà bị giới hạn bởi các đặc tính điện của các thành phần được sử dụng.

Điểm tần số giới hạn cho bộ lọc thông cao thứ tự đầu tiên có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng cùng phương trình với bộ lọc thông thấp, nhưng phương trình thay đổi pha được sửa đổi một chút để tính cho góc pha dương như dưới đây.

Xem thêm: >> Làm cách nào để thiết kế bộ lọc thông thấp - Loa siêu trầm?

Tần số cắt và dịch chuyển pha

 

Độ lợi mạch, Av được cho là Vout / Vin (cường độ) và được tính như sau:

Bộ lọc High Pass Ví dụ số 1
Tính toán tần số giới hạn hoặc điểm ngắt (ƒc) cho bộ lọc thông cao thụ động đơn giản bao gồm một tụ điện 82pF được kết nối nối tiếp với điện trở 240kΩ.

Bộ lọc High Pass thứ hai
Một lần nữa như với các bộ lọc thông thấp, các giai đoạn bộ lọc thông cao có thể được xếp chồng lên nhau để tạo thành bộ lọc thứ hai (hai cực) như được hiển thị.

 

Mạch trên sử dụng hai bộ lọc bậc một được kết nối hoặc xếp tầng với nhau để tạo thành mạng thông cao thứ hai hoặc hai cực. Sau đó, giai đoạn bộ lọc bậc một có thể được chuyển đổi thành loại bậc hai chỉ bằng cách sử dụng mạng RC bổ sung, giống như đối với bộ lọc thông thấp thứ hai. Mạch lọc thông cao thứ hai kết quả sẽ có độ dốc 2dB / thập kỷ (40dB / quãng tám).

Như với bộ lọc thông thấp, tần số cắt, ƒc được xác định bởi cả hai điện trở và tụ điện như sau.

Trong thực tế, việc ghép các bộ lọc thụ động lại với nhau để tạo ra các bộ lọc có thứ tự lớn hơn rất khó thực hiện chính xác vì trở kháng động của mỗi thứ tự bộ lọc ảnh hưởng đến mạng lân cận của nó. Tuy nhiên, để giảm hiệu ứng tải, chúng ta có thể làm cho trở kháng của từng giai đoạn sau gấp 10 lần giai đoạn trước, do đó R2 = 10 * R1 và C2 = 1/10 của C1.

Xem thêm: >> Bộ lọc Lowpass: Đó là những gì bạn có và bạn làm với nó! 

Tóm tắt bộ lọc High Pass
Chúng tôi đã thấy rằng Bộ lọc thông cao thụ động hoàn toàn ngược lại với bộ lọc thông thấp. Bộ lọc này không có điện áp đầu ra từ DC (0Hz), lên đến điểm tần số cắt (ƒc) được chỉ định. Điểm tần số cắt dưới này là 70.7% hoặc -3dB (dB = -20log VOUT / VIN) của mức tăng điện áp được phép vượt qua.

Dải tần số thấp hơn dưới mức điểm giới hạn này ƒc thường được gọi là Dải dừng trong khi dải tần số trên mức điểm giới hạn này thường được gọi là Dải tần.

Có thể tìm thấy tần số cắt, tần số góc hoặc điểm -3dB của bộ lọc thông cao bằng cách sử dụng công thức tiêu chuẩn của: ƒc = 1 / (2πRC). Góc pha của tín hiệu đầu ra kết quả tại ƒc là + 45o. Nói chung, bộ lọc thông cao ít biến dạng hơn bộ lọc thông thấp tương đương do tần số hoạt động cao hơn.

Một ứng dụng rất phổ biến của loại bộ lọc thụ động này, là trong các bộ khuếch đại âm thanh như một tụ điện ghép giữa hai giai đoạn khuếch đại âm thanh và trong các hệ thống loa để hướng tín hiệu tần số cao hơn đến các loa loại tweeter tweeter nhỏ hơn trong khi chặn các tín hiệu âm trầm thấp hơn hoặc cũng được sử dụng làm bộ lọc để giảm bất kỳ nhiễu tần số thấp hoặc biến dạng loại rumbleble. 

Khi được sử dụng như thế này trong các ứng dụng âm thanh, bộ lọc thông cao đôi khi được gọi là bộ lọc cắt giảm mức độ thấp hay còn gọi là bộ lọc cắt giảm âm trầm.

Vout điện áp đầu ra phụ thuộc vào hằng số thời gian và tần số của tín hiệu đầu vào như đã thấy trước đó. Với tín hiệu hình sin AC được áp dụng cho mạch, nó hoạt động như một bộ lọc thông cao bậc 1 đơn giản. Nhưng nếu chúng ta thay đổi tín hiệu đầu vào thành tín hiệu hình sóng sóng vuông vuông có tín hiệu đầu vào bước gần như thẳng đứng, phản ứng của mạch sẽ thay đổi đáng kể và tạo ra một mạch thường được gọi là Bộ phân biệt.

Xem thêm: >> Hướng dẫn cơ bản về bộ lọc RF 

Bộ phân biệt RC

Cho đến nay, dạng sóng đầu vào của bộ lọc đã được giả sử là hình sin hoặc của sóng hình sin bao gồm tín hiệu cơ bản và một số sóng hài hoạt động trong miền tần số cho chúng ta đáp ứng miền tần số cho bộ lọc. Tuy nhiên, nếu chúng tôi cung cấp Bộ lọc thông cao với tín hiệu Sóng vuông hoạt động trong miền thời gian cung cấp đầu vào đáp ứng xung hoặc bước, dạng sóng đầu ra sẽ bao gồm xung hoặc xung thời gian ngắn như được hiển thị.

Mạch phân biệt RC

Mỗi chu kỳ của dạng sóng đầu vào sóng vuông tạo ra hai xung ở đầu ra, một dương và một âm và có biên độ bằng với đầu vào. Tốc độ phân rã của các xung phụ thuộc vào hằng số thời gian, giá trị (RC) của cả hai thành phần, (t = R x C) và giá trị của tần số đầu vào. Các xung đầu ra giống với ngày càng nhiều hình dạng của tín hiệu đầu vào khi tần số tăng.

Bạn cũng có thể thích:

Sự khác biệt giữa AM và FM là gì?

FM (Frequency Modulation) là gì?

sự khác nhau giữa AM và FM Radio Signals là gì?

Tần số điều chế thuận lợi và bất lợi

Máy thu AM vs máy thu FM | Sự khác biệt giữa máy thu AM và máy thu FM

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn