Aktibo ang high pass filter

Dati inilarawan namin ang tungkol sa Passive High Pass Filter at Active Low Pass Filter, oras na para sa Active High pass filter. Tuklasin natin kung ano ang isang Active High Pass Filter.

Ano ito, Circuit, formula, curve?

Parehas tulad ng passive low pass filter, ang passive high pass filter ay gumagana sa mga passive bahagi, Resistor at Capacitor. Nalaman namin sa nakaraang tutorial tungkol sa passive high pass filter na gumagana ito nang walang anumang panlabas na pagkagambala o aktibong tugon.

Kung nagdagdag kami ng isang Amplifier sa buong passive high pass filter, madali kaming makakalikha ng Aktibong high pass filter. Ang pagbabago ng pagsasaayos ng amplifier maaari din tayong bumuo ng iba't ibang mga uri ng high pass filter, inverted o non-inverted o pagkakaisa makakuha ng aktibong high pass filter.

Alang-alang sa pagiging simple, pagiging epektibo ng oras at pati na rin ng mga lumalaking teknolohiya sa op-amp na disenyo, sa pangkalahatan ang isang op-amp ay ginagamit para sa disenyo ng Aktibong Filter.

Sa passive high pass filter, ang tugon sa dalas ay walang katapusan. Ngunit sa praktikal na senaryo lubos itong nakasalalay sa mga bahagi at iba pang mga kadahilanan, dito sa kaso ng aktibong high pass filter, ang op-amp bandwidth ay ang pangunahing limitasyon ng aktibong high pass filter. Nangangahulugan iyon na ang maximum na dalas ay lilipas depende sa nakuha ng amplifier at ang bukas na loop na katangian ng op-amp.

Tuklasin natin ang ilang mga karaniwang op-amp na open-loop Dc boltahe na nakuha.

Op-amp	Bandwidth (dB)	Maximum na Dalas
LM258	100	1MHz
uA741	100	1MHz
RC4558D	35	3MHz
TL082	110	3MHz
LM324N	100	1MHz

Ito ay isang maliit na listahan tungkol sa generic na op-amp at doon makakuha ng boltahe. Gayundin, ang nakuha ng boltahe ay higit na maaasahan sa dalas ng signal at ang input boltahe ng op-amp at kung magkano ang nakuha na nakuha sa op-amp na iyon.

Pag-aralan pa natin nang higit pa at unawain kung ano ang espesyal tungkol dito: -

Narito ang Simpleng Disenyo ng High High Pass Filter: -

Ito ang imahe ng filter ng pass na Aktibo na High. Dito ipinapakita sa amin ng linya na lumabag ang tradisyonal na passive High pass RC filter na nakita natin sa nakaraang tutorial.

Putulin ang Frequency at Voltage gain:

Ang pormula ng cut off frequency ay kapareho ng ginamit sa passive High pass filter.

fc = 1 / 2πRC

Tulad ng inilarawan sa nakaraang tutorial na fc ay ang cut-off frequency at ang R ay halaga ng Resistor at ang C ay halaga ng Capacitor.

Ang dalawang risistor na konektado sa positibong node ng op-amp ay mga resistors ng feedback. Kapag ang mga resistors na ito ay konektado sa positibong node ng op-amp tinatawag itong non-inverting config. Ang mga resistor na ito ay responsable para sa pagpapalaki o pakinabang.

Madali din nating makalkula ang nakuha ng amplifier gamit ang mga sumusunod na equation kung saan maaari naming piliin ang katumbas na halaga ng risistor ayon sa nakuha o maaari itong maging kabaligtaran: -

Amplifier Gain (DC amplitude) (Af) = (1 + R3 / R2)

Curve ng Tugon ng Dalas:

Tingnan natin kung ano ang magiging output ng Active High pass filter o ang Bode plot / Frequency response curve: -

Ito ang curve ng pakinabang ng op-amp at ang filter na konektado sa buong amplifier.

Ipinapakita ng berdeng kurba na ito ang pinalakas na output ng signal at ang pula ay nagpapakita ng walang pinalakas na output sa buong passive high pass filter.

Kung nakikita namin ang curve nang mas tumpak pagkatapos ay mahahanap namin ang mga puntos sa ibaba sa loob ng balangkas ng bode na ito: -

Ang pagtaas ng pulang kurba sa 20dB / dekada at sa rehiyon ng cutoff ang lakas ay -3dB na 45 degree phase margin.

Tulad ng tinalakay dati na ang maximum na tugon sa dalas ng isang op-amp ay lubos na konektado sa pagkamit nito o bandwidth (tulad ng tinatawag na open-loop gain Av).

Sa listahan na ibinigay bago namin nakita ang tipikal na karaniwang op-amp tulad ng uA741, ang LM324N ay may 100dB maximum open loop gain na magbabawas sa isang roll-off rate na -20dB bawat Decade kung tataas ang input frequency. Ang maximum na dalas ng pag-input na sinusuportahan ng LM324N, uA741 ay 1 Mhz, na kung saan ay ang pagkakaisa na nakakuha ng bandwidth o dalas. Sa dalas na ito, ang kani-kanilang op-amp ay bubuo ng 0dB na nakuha o pagkakaisa na nakakakuha ng pagbawas ng 20dB / dekada.

Kaya't ito ay hindi walang hanggan, pagkatapos ng 1 MHz ang kita ay magbabawas sa rate ng -20dB / dekada. Ang Bandwidth ng aktibong high pass filter ay lubos na nakasalalay sa bandwidth ng op-amp.

Maaari nating kalkulahin ang nakuha sa lakas ng lakas sa pamamagitan ng pag-convert ng op-amp na Boltahe na nakuha.

Ang pagkalkula ay ang mga sumusunod: -

dB = 20log (Af) Af = Vin / Vout

Ang Af na ito ay maaaring ang nakuha ng Dc na inilarawan namin dati sa pamamagitan ng pagkalkula ng halaga ng risistor o paghati sa Vout kay Vin.

Maaari rin nating makuha ang nakuha ng boltahe mula sa dalas na inilapat sa filter (f) at sa cut-off frequency (fc). Ang pagkuha ng boltahe na nakuha mula sa dalawang ito ay napaka-simple gamit ang formula na ito =

Kung inilalagay namin ang halaga ng f at fc makukuha natin ang nais na nakuha na boltahe sa filter.

Inverting Amplifier Filter Circuit:

Maaari din naming itayo ang filter sa baligtad na pormasyon.

Ang Phase margin ay maaaring makuha ng sumusunod na equation.

Ang Phase shift ay kapareho ng nakikita sa Passive high pass filter. Ito ay +45 degree sa cutoff frequency ng fc.

Narito ang pagpapatupad ng circuitry ng inverted na aktibong High pass filter: -

Ito ay isang aktibong High pass filter na inverted configure. Ang op-amp ay konektado nang pabaliktad. Sa nakaraang seksyon ang input ay konektado sa positibong input pin ng op-amp at ang op-amp na negatibong pin ay ginagamit upang gawin ang circuitry ng feedback. Dito baligtad ang circuitry. Ang positibong pag-input ay konektado sa sanggunian sa lupa at ang capacitor at feedback risistor na konektado sa kabuuan ng op-amp na negatibong input pin. Ito ay tinatawag na inverted op-amp config at ang output signal ay mababaligtad kaysa sa input signal.

Ang risistor na R1 ay kumikilos bilang isang papel na ginagampanan ng passive filter at bilang isang gain resistor pareho nang sabay-sabay.

Pagkuha ng Unity o Sumusunod sa Boltahe na Aktibo ng High Pass Filter:

Hanggang ngayon ang circuitry na inilarawan dito ay ginagamit para sa boltahe na makakuha at pag-post ng layunin ng paglaki.

Maaari nating gawin ito gamit ang isang unite gain amplifier, nangangahulugang ang output amplitude o makakuha ay magiging 1x. Vin = Vout.

Hindi banggitin, ito rin ay isang pagsasaayos ng op-amp na madalas na inilarawan bilang pagsasaayos ng tagasunod ng boltahe kung saan ang op-amp ay lumilikha ng eksaktong kopya ng input signal.

Tingnan natin ang disenyo ng circuit at kung paano i-configure ang op-amp bilang tagasunod ng boltahe at gawing aktibo ang pagkakaisa na Mataas na pass ng filter: -

Sa imaheng ito ang lahat ay magkapareho bilang gain amplifier na ginamit sa unang pigura. ang mga resistors ng feedback ng op-amp ay tinanggal. Sa halip na risistor ang negatibong input pin ng op-amp na konektado nang direkta sa output op-amp. Ang op-amp na pagsasaayos na ito ay tinawag bilang pagsasaayos ng tagasunod ng Boltahe. Ang nakuha ay 1x. Ito ay isang pagkakaisa na nakakuha ng aktibong High pass filter. Gumagawa ito ng eksaktong kopya ng input signal.

Praktikal na halimbawa sa Pagkalkula

Magdidisenyo kami ng isang circuitry ng aktibong Mataas na pass filter sa hindi inververt na op-amp config.

Mga pagtutukoy: -

Ang makukuha ay magiging 2x
Ang Cutoff freq ay magiging 2KHz

Kalkulahin muna natin ang halaga bago gawin ang circuitry: -

Amplifier Gain (DC amplitude) (Af) = (1 + R3 / R2) (Af) = (1 + R3 / R2) Af = 2

R2 = 1k (Kailangan naming pumili ng isang halaga; pumili kami ng 1k para sa pagbawas ng pagiging kumplikado ng pagkalkula).

Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng halagang nakukuha natin

(2) = (1 + R3 / 1)

Kinakalkula namin ang halaga ng pangatlong risistor (R3) ay 1k.

Ngayon kailangan naming kalkulahin ang halaga ng risistor ayon sa dalas ng cut-off. Tulad ng aktibong High pass filter at ang passive High pass filter ay gumagana sa parehong paraan ang frequency cut-off formula ay pareho ng dati.

Suriin natin ang halaga ng capacitor kung ang cut-off frequency ay 2KHz, pinili namin ang halaga ng capacitor ay 0.01uF o 10nF.

fc = 1 / 2πRC

Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng lahat ng halaga nakukuha namin: -

2000 = 1 / 2π * 10 * 10 ^-9

Sa pamamagitan ng paglutas ng equitation na ito nakukuha namin ang halaga ng risistor ay 7.96 tinatayang.

Ang pinakamalapit na halaga ay napili ng resistor na ito 8k Ohms.

Susunod na hakbang ay upang makalkula ang nakuha. Ang pormula ng nakuha ay kapareho ng passive High pass filter. Ang pormula ng pagkakaroon o kalakihan sa dB ay ang mga sumusunod: -

Tulad ng nakuha ng op-amp ay 2x. Kaya't ang Af ay 2.

fc ay putulin ang dalas kaya't ang halaga ng fc ay 2Khz o 2000Hz.

Ngayon binabago ang dalas (f) nakukuha natin ang pakinabang.

Dalas (f)	Pagkuha ng Boltahe (Af) (Vout / Vin)	Makakuha (dB) 20log (Vout / Vin)
100	.10	-20.01
250	.25	-12.11
500	.49	-6.28
750	.70	-3.07
1,000	.89	-0.97
2,000	1.41	3.01
5,000	1.86	5.38
10,000	1.96	5.85
50,000	2	6.01
100,000	2	6.02

Sa talahanayan na ito mula sa 100 Hz ang nakuha ay sunud-sunod na nadagdagan sa isang tulin ng 20dB / dekada ngunit matapos maabot ang dalas ng cutoff ang nakuha ay dahan-dahang tumaas sa 6.02dB at nananatiling pare-pareho.

Ang isang bagay upang ipaalala na ang Makikita ng op-amp ay 2x. Sa kadahilanang iyon ang putol na dalas ay: -3dB hanggang 0dB (1x makakuha) hanggang + 3dB (2x makakuha)

Ngayon dahil nakalkula na namin ang mga halaga ngayon ay oras na upang itayo ang circuit. Idagdag natin ang lahat nang sama-sama at buuin ang circuit: -

Itinayo namin ang circuit batay sa mga halagang kinakalkula dati. Magbibigay kami ng 10Hz hanggang 100KHz dalas at 10 puntos bawat dekada sa pag-input ng aktibong High pass filter at susisiyasat pa upang malaman kung ang dalas ng cutoff ay 2000Hz o hindi sa output ng amplifier

Ito ang curve ng frequency response. Ang berdeng linya ay kumakatawan sa Amplified output ng filter na kung saan ay 2 x na nadagdag. At ang pulang linya na kumakatawan sa tugon ng filter sa buong input ng amplifier.

Itinakda namin ang cursor sa 3dB ang dalas ng sulok at makakuha ng 2.0106 KHz o 2 KHz.

Tulad ng inilarawan bago makakuha ng passive filter -3dB ngunit bilang 2x na nakuha ng op-amp circuitry na idinagdag sa na-filter na output, ang cutoff point ay 3dB ngayon bilang 3dB naidagdag dalawang beses.

Cascading at pagdaragdag ng Maraming Mga Filter sa Isang Op-Amp

Posibleng magdagdag ng higit pang mga filter sa isang op-amp tulad ng pangalawang order na aktibong High pass filter. Sa ganitong kaso tulad ng passive filter, idinagdag ang sobrang RC filter.

Tingnan natin kung paano binuo ang Ikalawang Order na Aktibo na High Pass Filter Circuit.

Ito ang Pangalawang filter ng order. Sa figure maaari naming malinaw na makita ang dalawang mga filter na idinagdag magkasama. Ito ang pangalawang order ng high pass filter.

Tulad ng nakikita mo mayroong isang op-amp. Ang nakuha ng boltahe ay pareho ng dati nang nakasaad gamit ang dalawang resistors. Tulad ng formula na nakuha ay pareho ang nakuha ng Boltahe

Af = (1 + R2 / R1)

Ang dalas ng cut-off ay: -

Maaari kaming magdagdag ng mas mataas na order ng high pass na aktibong pass. Ngunit may isang panuntunan.

Kung nais naming gumawa ng isang pangatlong filter ng order maaari kaming mag-cascade muna at pangalawang filter ng order.

Parehas tulad ng dalawang Pangalawang –order filter lumikha ng ika-apat na filter ng pagkakasunud-sunod at ang mga kabuuan na ito ay idinagdag sa bawat oras.

Ang Cascading Active High Pass Filter ay maaaring gawin ng mga sumusunod: -

Ang mas maraming idinagdag na op-amp ay maraming idinagdag na nakuha. Tingnan ang pigura sa itaas. Ang mga bilang na nakasulat sa op-amp ay kumakatawan sa yugto ng pagkakasunud-sunod. Tulad ng 1 = 1st order stage, 2 = 2nd order stage. Sa bawat oras na idinagdag ang entablado ang pagtaas ng lakas na idinagdag din ng 20dB / dekada para sa bawat yugto ay idinagdag. Tulad ng para sa unang yugto na ito ay 20dB / dekada, ika-2 Yugto ito ay 20dB + 20dB = 40dB bawat dekada atbp. Ang bawat pantay na filter ng numero ay binubuo ng pangalawang pagkakasunud-sunod ng mga filter, ang bawat kakaibang numero ay binubuo ng unang pagkakasunud-sunod at pangalawang pagkakasunud-sunod ng pag-filter, unang pagkakasunud-sunod ng filter sa una posisyon Walang mga limitasyon sa kung gaano karaming mga filter ang maaaring idagdag, ngunit ito ay ang kawastuhan ng filter na bumababa kapag ang mga karagdagang filter ay naidagdag pagkatapos. Kung ang halaga ng filter ng RC ie Resistor at capacitors ay pareho para sa bawat filter, pagkatapos ay ang cut-off frequency ay magkapareho din, ang pangkalahatang pakinabang ay mananatiling pantay dahil ang mga sangkap ng dalas na ginamit ay pareho.

Mga Aplikasyon

Maaaring gamitin ang Active High pass filter sa maraming lugar kung saan hindi magamit ang passive High pass filter dahil sa limitasyon tungkol sa makakuha o pamamaraang amplification. Maliban dito maaaring magamit ang aktibong High pass filter sa mga sumusunod na lugar: -

Ang high pass filter ay malawakang ginagamit circuit sa electronics.

Narito ang ilang mga application: -

Treble equalization bago ang Power amplification
Mga filter na nauugnay sa mataas na dalas ng video.
Oscilloscope at Function generator.
Bago ang Malakas na speaker para sa pag-alis o pagbawas ng ingay ng Mababang dalas.
Ang pagbabago ng hugis ng dalas sa iba't ibang alon mula sa.
Mga filter ng boost boost.