Фильтры верхних частот

Задача фильтра верхних частот прямо противоположна фильтру нижних частот:обеспечить легкое прохождение высокочастотного сигнала и затруднение перехода к низкочастотному сигналу. Как и следовало ожидать, индуктивная (рисунок ниже) и емкостная (рисунок ниже) версии фильтра верхних частот прямо противоположны их соответствующим конструкциям фильтров нижних частот:

Емкостной фильтр верхних частот.

Импеданс конденсатора

Импеданс конденсатора (рисунок выше) увеличивается с уменьшением частоты. (Рисунок ниже) Это высокое последовательное сопротивление, как правило, препятствует попаданию низкочастотных сигналов на нагрузку.

 емкостный фильтр верхних частот v1 1 0 ac 1 грех c1 1 2 0.5u rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v (2) .конец 

Отклик емкостного фильтра верхних частот увеличивается с увеличением частоты.

Индуктивный фильтр верхних частот.

Импеданс индуктора

Импеданс катушки индуктивности (рисунок выше) уменьшается с уменьшением частоты. (Рисунок ниже) Этот низкий импеданс при параллельном подключении имеет тенденцию закорачивать низкочастотные сигналы, попадающие на нагрузочный резистор. Как следствие, большая часть напряжения падает на последовательном резисторе R1.

 индуктивный фильтр верхних частот v1 1 0 ac 1 грех г1 1 2 200 l1 2 0 100м rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v (2) .конец 

Отклик индуктивного фильтра верхних частот увеличивается с увеличением частоты.

На этот раз емкостная конструкция является самой простой, требующей только один компонент сверх нагрузки. И, опять же, реактивная чистота конденсаторов по сравнению с катушками индуктивности имеет тенденцию способствовать их использованию в конструкции фильтров, особенно с фильтрами высоких частот, где высокие частоты обычно вызывают странное поведение катушек индуктивности из-за скин-эффекта и электромагнитных потерь в сердечнике.

Частота среза

Как и фильтры нижних частот, фильтры верхних частот имеют номинальную частоту среза . , выше которого выходное напряжение увеличивается выше 70,7% входного напряжения. Как и в случае с емкостным фильтром нижних частот, частота среза емкостного фильтра верхних частот может быть определена по той же формуле:

В примере схемы нет другого сопротивления, кроме нагрузочного резистора, поэтому это значение R в формуле.

Применение фильтра высоких частот

Используя стереосистему в качестве практического примера, конденсатор, подключенный последовательно с высокочастотным динамиком, будет служить фильтром верхних частот, придавая высокий импеданс низкочастотным басовым сигналам, тем самым предотвращая расход энергии на динамик неэффективен для воспроизведения таких звуков.

Точно так же индуктор, соединенный последовательно с низкочастотным динамиком, будет служить фильтром нижних частот для низких частот, которые конкретный динамик предназначен для воспроизведения.

В этой простой примерной схеме среднечастотный динамик подвергается воздействию полного спектра частот с выхода стерео. Иногда используются более сложные сети фильтров, но это должно дать вам общее представление.

Также имейте в виду, что я показываю вам только один канал (левый или правый) на этой стереосистеме. Настоящая стереосистема будет иметь шесть динамиков:2 низкочастотных динамика, 2 среднечастотных динамика и 2 высокочастотных динамика.

Фильтр верхних частот направляет высокие частоты к высокочастотному динамику, а фильтр нижних частот направляет низкие частоты к низкочастотному динамику.

Для лучшей производительности мы могли бы иметь какую-то схему фильтра, способную передавать частоты, которые находятся между низкими (басы) и высокими (высокие), в среднечастотный динамик, чтобы ни одна из мощностей низкочастотного или высокочастотного сигнала не тратилась зря. на динамике, неспособном эффективно воспроизводить эти звуки.

То, что мы будем искать, называется полосой пропускания фильтр, который является темой следующего раздела.

ОБЗОР:

• Фильтр высоких частот позволяет легко пропускать высокочастотные сигналы от источника к нагрузке и затруднять прохождение низкочастотных сигналов.
• Емкостные фильтры верхних частот включают конденсатор последовательно с нагрузкой; В индуктивных фильтрах верхних частот резистор включен последовательно, а индуктор - параллельно нагрузке. Первая конструкция фильтра пытается «заблокировать» нежелательный частотный сигнал, а вторая пытается его сократить.
• частота среза для фильтра верхних частот - это та частота, при которой выходное (нагрузочное) напряжение равно 70,7% входного (исходного) напряжения. Выше частоты среза выходное напряжение превышает 70,7% входного, и наоборот.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист активных фильтров
• Таблица схем пассивных фильтров