A penapis lulus tinggi ialah penapis elektronik yang membenarkan isyarat dengan frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi pemotongan tertentu & melemahkan isyarat dengan frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi pemotongan itu. Penapis ini adalah songsang kepada penapis laluan rendah dan juga dikenali sebagai HPF, penapis potong bass atau penapis potongan rendah. Gabungan daripada penapis lulus rendah dan penapis laluan tinggi dikenali sebagai penapis laluan jalur yang membenarkan hanya frekuensi dalam julat tertentu. Terdapat pelbagai jenis penapis laluan tinggi berdasarkan reka bentuk litar serta komponen yang digunakan untuk mereka bentuk penapis seperti; penapis laluan tinggi aktif, HPF pasif, RC HPF, HPF tertib pertama, HPF tertib kedua, Butterworth , penapis lulus tinggi Chebyshev dan Bessel. Artikel ini menerangkan secara ringkas penapis pas tinggi pasif, litar, cara kerja, jenis dan aplikasinya.
Apakah itu Penapis Pas Tinggi Pasif?
Sejenis penapis elektronik yang digunakan untuk membenarkan isyarat frekuensi tinggi hanya melalui keseluruhan sambil menyekat isyarat frekuensi rendah dikenali sebagai penapis laluan tinggi pasif. Penapis ini juga dikenali sebagai penapis pasif kerana ia tidak memerlukan sumber kuasa luaran untuk operasi dan ia juga bergantung secara eksklusif pada tenaga isyarat masuk.
Penapis ini direka dengan komponen pasif seperti; perintang, induktor & kapasitor. Nilai komponen ini hanya menentukan kekerapan pemotongan penapis, di mana frekuensi ini berada di bawah isyarat yang disekat atau dilemahkan.
Litar Penapis Pas Tinggi Pasif
Litar reka bentuk penapis laluan tinggi pasif ditunjukkan di bawah yang menggunakan perintang dan kapasitor. Litar ini serupa dengan LPF Pasif tetapi perintang dan kapasitor hanya ditukar dalam litar. Kapasitor dalam litar penapis pas tinggi pasif disambungkan secara bersiri oleh perintang. Secara amnya apabila isyarat input diberikan kepada gabungan siri kapasitor & perintang tidak terkutub maka keluaran yang ditapis tersedia atau dilukis merentasi perintang.
Penapis ini hanya membenarkan frekuensi yang lebih tinggi & menyekat isyarat frekuensi yang lebih rendah. Nilai kekerapan potong bergantung terutamanya pada nilai komponen yang dipilih untuk reka bentuk litar. Penapis ini mempunyai beberapa aplikasi pada julat frekuensi tinggi 10 MHz. Kerana pertukaran komponen dalam litar ini, tindak balas oleh kapasitor yang dihantar akan berubah yang betul-betul bertentangan dengan tindak balas penapis lulus rendah.
Kapasitor dalam litar ini pada frekuensi rendah berfungsi seperti litar terbuka dan pada frekuensi yang lebih tinggi; ia bertindak seperti litar pintas. Dalam litar ini, kapasitor menyekat frekuensi yang lebih rendah yang masuk ke dalam kapasitor kerana reaktans kapasitif kapasitor.
Kapasitor menentang sejumlah arus dalam litar ini untuk mengikat dalam julat kemuatan kapasitor. Jadi kapasitor selepas kekerapan potong membenarkan semua frekuensi disebabkan oleh nilai pengurangan reaktansi kapasitif. Jadi ini menjadikan litar penapis ini menghantar keseluruhan isyarat input kepada output apabila frekuensi isyarat input lebih tinggi berbanding dengan frekuensi potong 'fc'.
Nilai reaktansi meningkat pada frekuensi yang lebih rendah maka kapasiti untuk menahan aliran arus di seluruh kapasitor dipertingkatkan. Jalur frekuensi di bawah frekuensi pemotongan dipanggil sebagai 'Jalur Berhenti' & jalur frekuensi selepas frekuensi pemotongan dipanggil 'Jalur Pas'.
Kekerapan pemotongan
Formula untuk kekerapan potong bagi penapis pas tinggi pasif ditunjukkan di bawah. Formula ini serupa dengan penapis laluan rendah.
Fc = 1 / 2πRC
Di mana 'R' berada rintangan & 'C' ialah kemuatan.
Sudut Fasa Penapis Pas Tinggi Pasif
Sudut fasa HPF pasif dilambangkan dengan φ (Phi) yang akan menjadi +45 pada output pada isyarat i/p pada -3dB (atau) kekerapan Cut-off.
Mengikut tindak balas frekuensi penapis, ia menghantar semua isyarat melalui kekerapan potong kepada infiniti. Formula anjakan fasa tidak serupa dengan penapis lulus rendah kerana, dalam penapis ini, fasa akan menjadi negatif, walaupun dalam HPF ia adalah anjakan fasa positif, oleh itu formula sudut fasa ialah;
Anjakan fasa (φ) = arctan (1/2πfRC)
Pemalar Masa
Kapasitor dalam litar mendapat kesan pengecasan & nyahcas daripada frekuensi isyarat input dikenali sebagai Pemalar Masa yang dilambangkan dengan τ (Tau). Pemalar masa juga berkaitan dengan kekerapan potong.
τ = RC = 1 / 2πfc
Kadang-kadang apabila kita mempunyai nilai pemalar masa, kita perlu mengetahui kekerapan potong, jadi dengan menukar formula kita boleh mendapatkan persamaan di bawah.
fc = 1 / 2πRC
Kita tahu bahawa τ = RC
Jadi, persamaan di atas akan menjadi fc = 1 / 2πτ.
Contoh
Litar penapis laluan tinggi aktif menggunakan perintang 330k dan kapasitor 100pF ditunjukkan di bawah. Kira kekerapan potong.
Formula untuk mengira Kekerapan cut-off ditunjukkan di bawah.
Kekerapan potong fc = 1/2πfC
Kita tahu bahawa nilai perintang 330k dan kapasitor 100pF, gantikan nilai ini dalam persamaan di atas.
Kekerapan potong fc = 1/2 x 3.14 x 330000 x 100 x 10^-12.
fc = 4825Hz (atau) 4.825Khz.
Fungsi Pemindahan Penapis Lulus Tinggi Pasif
Fungsi pemindahan menerangkan hubungan utama antara isyarat input & output penapis pas tinggi pasif. Jadi, fungsi pemindahan pengiraan HPF pasif dibincangkan di bawah.
Vin = IZ
Vin = I (R + 1/jωC)
Vo = IS
Jum/ Jum
IR/ I (R + 1/jωC)
Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)
Ambil RC = 1/ωC
Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1
Vo/ Vin = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1
Persamaan di atas ialah fungsi pemindahan penapis laluan tinggi pasif. Jadi, keuntungan voltan pada setiap nilai 'ω' penapis boleh diukur dengan persamaan di atas.
Jenis Penapis Pas Tinggi Pasif
Terdapat dua jenis penapis pas tinggi pasif; HPF pasif tertib pertama dan HPF pasif tertib kedua yang dibincangkan di bawah.
HPF Pasif pesanan pertama
Litar penapis laluan tinggi pasif urutan pertama ditunjukkan di bawah. Litar ini boleh direka bentuk dengan hanya satu komponen reaktif dengan perintang. Litar penapis ini menyekat isyarat frekuensi rendah tetapi membenarkan isyarat frekuensi tinggi melebihi nilai yang ditetapkan. Litar ini menggunakan komponen pasif dan tidak memerlukan sebarang sumber kuasa luaran. Apabila isyarat input diberikan kepada gabungan siri kapasitor & perintang ini maka keluaran yang ditapis akan diperolehi merentasi perintang.
Formula kekerapan Cut-off untuk HPS pasif urutan pertama adalah sama dengan penapis pas rendah pasif yang ditunjukkan di bawah.
fc = 1 / 2πRC
HPF Pasif Pesanan Kedua
Litar penapis laluan tinggi pasif tertib kedua ditunjukkan di bawah. Litar penapis ini direka bentuk dengan melata dua HPF tertib pertama. Litar ini menggunakan dua komponen reaktif dua kapasitor dan dua perintang yang menjadikan litar penapis tertib kedua. Jadi prestasi penapis dua peringkat ini adalah bersamaan dengan penapis satu peringkat walaupun kecerunan penapis ini boleh diperolehi pada -40 dB/ dekad disebabkan oleh variasi dalam kekerapan potong.
Penapis ini sangat cekap berbanding dengan penapis satu peringkat kerana ia termasuk dua titik penyimpanan. Jadi, kekerapan pemotongan untuk penapis dua peringkat bergantung terutamanya pada dua kapasitor & dua perintang nilai yang diberikan sebagai;
fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz
Aplikasi
The aplikasi penapis laluan tinggi pasif termasuk yang berikut.
- Penapis Lulus Tinggi pasif ialah penapis yang akan menyekat frekuensi Rendah, tetapi melepasi frekuensi tinggi melebihi nilai yang telah ditetapkan.
- Penapis pas tinggi pasif digunakan dalam penyamaan & penerima audio.
- Ini digunakan dalam sistem kawalan muzik & modulasi frekuensi .
- Ini digunakan dalam penjana fungsi, penjana nadi, penjana ramp-to-step, CRO, CRT, dsb.
- Penapis ini biasanya digunakan dalam pemprosesan audio untuk mengeluarkan hingar frekuensi rendah dalam penguat audio di mana-mana sahaja frekuensi maksimum diperlukan.
- Penapis ini kerap digunakan dalam HPF untuk meningkatkan bahagian tepi serta komponen frekuensi tinggi lain dalam imej digital.
- Ini digunakan dalam aplikasi industri & juga saintifik yang berbeza seperti; analisis seismik, dan sistem radar & dalam bidang bioperubatan untuk memahami ECG.
- Jenis penapis ini ialah alat penting dalam elektronik & pemprosesan isyarat untuk membenarkan isyarat frekuensi tinggi membenarkan dan menyekat isyarat berasaskan frekuensi rendah.
Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan pasif penapis lulus tinggi, litar, berfungsi , jenis dan aplikasinya. Litar penapis direka dengan hanya komponen pasif seperti; perintang & kapasitor. Penapis ini tidak memerlukan sebarang sumber luaran jadi ia tidak mempunyai keuntungan yang bermaksud amplitud isyarat keluaran adalah setara sentiasa atau di bawah amplitud isyarat input. Reka bentuk penapis ini sangat mudah dan komponen yang digunakan untuk membuat penapis ini juga sangat murah. Berikut ialah soalan untuk anda, apakah penapis pas rendah pasif?
