Bộ lọc thông cao thụ động

Bộ lọc thông cao hoàn toàn ngược lại với mạch bộ lọc thông thấp vì hai thành phần đã được hoán đổi cho nhau với tín hiệu đầu ra của bộ lọc hiện được lấy từ qua điện trở

image 27
Bộ lọc thông cao thụ động 10

Trong khi bộ lọc thông thấp chỉ cho phép tín hiệu đi qua dưới điểm tần số cắt của nó, ƒc , thì mạch lọc thông cao thụ động như tên gọi của nó, chỉ truyền tín hiệu trên điểm cắt đã chọn, ƒc loại bỏ mọi tín hiệu tần số thấp khỏi dạng sóng. Hãy xem xét mạch dưới đây.

Mạch lọc thông cao

image 27
Bộ lọc thông cao thụ động 11

Trong cách bố trí mạch này, điện kháng của tụ điện rất cao ở tần số thấp nên tụ điện hoạt động giống như một mạch hở và chặn mọi tín hiệu đầu vào ở V IN cho đến khi đạt đến điểm tần số cắt (  ƒ C  ). Trên điểm tần số giới hạn này, điện kháng của tụ điện đã giảm đủ để hoạt động giống như đoản mạch hơn cho phép tất cả tín hiệu đầu vào truyền trực tiếp đến đầu ra như minh họa bên dưới trong đường cong phản ứng của bộ lọc.

Đáp ứng tần số của bộ lọc thông cao bậc 1

image 23
Bộ lọc thông cao thụ động 12

Đồ thị Bode hoặc Đường cong đáp ứng tần số ở trên đối với bộ lọc thông cao thụ động hoàn toàn trái ngược với bộ lọc thông thấp. Ở đây, tín hiệu bị suy giảm hoặc tắt dần ở tần số thấp với đầu ra tăng ở mức +20dB/dec (6dB/Octave) cho đến khi tần số đạt đến điểm giới hạn (  ƒc  ) trong đó R = Xc . Nó có đường cong đáp ứng kéo dài từ vô cực đến tần số giới hạn, 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 DẪN đầu vào và bằng +45 o 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 đến vô cùng. Tuy nhiên, trong thực tế, đáp ứng của bộ lọc không kéo dài đến vô tận mà bị giới hạn bởi đặc tính điện của các bộ phận được sử dụng.

Điểm tần số giới hạn cho bộ lọc thông cao bậc nhất có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng phương trình tương tự như của bộ lọc thông thấp, nhưng phương trình dịch pha được sửa đổi một chút để tính góc pha dương như minh họa bên dưới.

Tần số cắt và dịch pha

image 28
Bộ lọc thông cao thụ động 13

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

image 29
Bộ lọc thông cao thụ động 14

Ví dụ về bộ lọc thông cao bậc 1

Tính tần số cắt hoặc “điểm dừng” (  ƒc  ) cho bộ lọc thông cao thụ động đơn giản bao gồm một tụ điện 82pF được mắc nối tiếp với điện trở 240kΩ.

image 30
Bộ lọc thông cao thụ động 15

Bộ lọc thông cao bậc hai

Tương tự như với các bộ lọc thông thấp, các giai đoạn của bộ lọc thông cao có thể được xếp tầng cùng nhau để tạo thành bộ lọc bậc hai (hai cực) như được hiển thị.

image 31
Bộ lọc thông cao bậc 2

Mạch trên sử dụng hai bộ lọc bậc một được kết nối hoặc xếp tầng với nhau để tạo thành mạng thông cao bậc hai hoặc hai cực. Sau đó, giai đoạn lọc bậc một có thể được chuyển đổi thành loại bậc hai bằng cách sử dụng mạng RC bổ sung , giống như đối với bộ lọc thông thấp bậc 2 . Mạch lọc thông cao bậc hai thu được sẽ có độ dốc 40dB/thập kỷ (12dB/quãng tám).

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

image 32
Bộ lọc thông cao thụ động 16

Trong thực tế, việc xếp tầng các bộ lọc thụ động lại với nhau để tạo ra các bộ lọc bậc lớn hơn khó thực hiện chính xác vì trở kháng động của mỗi bậc 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 mỗi tầng sau gấp 10 lần so với tầng trước, do đó R 2 = 10*R 1 và C 2 = 1/10 của C 1.

Tóm tắt bộ lọc thông cao

Chúng ta đã thấy rằng Bộ lọc thông cao thụ động hoàn toàn trái ngược với bộ lọc thông thấp. Bộ lọc này không có điện áp đầu ra từ DC (0Hz), cho đến điểm tần số cắt (  ƒc  ) được chỉ định. Điểm tần số cắt thấp hơn này là 70,7% hoặc -3dB (dB = -20log V OUT /V IN ) của mức tăng điện áp được phép đi qua.

Dải tần số “bên dưới” điểm giới hạn này ƒc thường được gọi là Dải dừng trong khi dải tần số “trên” điểm giới hạn này thường được gọi là Dải thông.

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: ƒc = 1/(2πRC) . Góc pha của tín hiệu đầu ra thu được ở ƒc là +45 o . Nói chung, bộ lọc thông cao ít bị 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 nối giữa hai giai đoạn khuếch đại âm thanh và trong hệ thống loa để hướng tín hiệu tần số cao hơn đến các loa loại “tweeter” nhỏ hơn trong khi chặn các tín hiệu âm trầm thấp hơn hoặc bị chặn. cũng được sử dụng làm bộ lọc để giảm bất kỳ tiếng ồn tần số thấp hoặc biến dạng kiểu “ầm ầm”. 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 thấp” hoặc “cắt âm trầm”.

Điện áp đầu ra Vout phụ thuộc vào hằng số thời gian và tần số của tín hiệu đầu vào như đã thấy trước đây. Với tín hiệu hình sin AC được áp vào 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 vuông” có đầu vào gần như theo chiều dọc, thì đáp ứng của mạch sẽ thay đổi đáng kể và tạo ra một mạch thường được gọi là Bộ vi sai.

Bộ phân biệt RC

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

Mạch phân biệt RC

image 33
Bộ lọc thông cao thụ động 17

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 biên độ đầu vào. Tốc độ suy giảm của các xung phụ thuộc vào giá trị hằng số thời gian (  RC  ) của cả hai thành phần (  t = R x C  ) và giá trị của tần số đầu vào. Các xung đầu ra ngày càng giống hình dạng của tín hiệu đầu vào khi tần số tăng lên.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Vui lòng bỏ chặn quảng cáo!

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn đang sử dụng tiện ích mở rộng để chặn quảng cáo.  Hãy ủng hộ chúng tôi bằng cách vô hiệu hóa các trình chặn quảng cáo này.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock
Chat Zalo

0914969904

error: Đừng cố copy bạn ơiiii :((