నిష్క్రియాత్మక హై పాస్ ఫిల్టర్

ఇంతకుముందు మేము నిష్క్రియాత్మక తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ గురించి చర్చించాము, ఇప్పుడు నిష్క్రియాత్మక హై పాస్ ఫిల్టర్ యొక్క అంతర్దృష్టిని చూసే సమయం ఇది.

మునుపటిలాగే, మీరు పేరును పరిశీలిస్తే అది “నిష్క్రియాత్మక”, “హై”, “పాస్” మరియు “ఫిల్టర్” చూపిస్తుంది. కాబట్టి, పేరు సూచించినట్లుగా, ఇది తక్కువ పౌన encies పున్యాలను నిరోధించే ఫిల్టర్, కానీ ముందుగా నిర్ణయించిన విలువ కంటే అధిక పౌన frequency పున్యాన్ని దాటి, ఇది ఫార్ములా ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

ఇది “నిష్క్రియాత్మకమైనది” అంటే బాహ్య శక్తి లేదు, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ యొక్క విస్తరణ లేదు; బాహ్య శక్తి వనరులు అవసరం లేని “నిష్క్రియాత్మక” భాగాలను ఉపయోగించి మేము సర్క్యూట్‌ను తయారు చేస్తాము. నిష్క్రియాత్మక భాగాలు తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ వలె ఉంటాయి కాని కనెక్షన్ ఆర్డర్ ఖచ్చితంగా రివర్స్ అవుతుంది. నిష్క్రియాత్మక భాగాలు రెసిస్టర్ (ఆర్) మరియు

కెపాసిటర్ (సి). మళ్ళీ ఇది RC ఫిల్టర్ కాన్ఫిగరేషన్.

మేము సర్క్యూట్ను నిర్మించి, ప్రతిస్పందన లేదా “బోడ్ ప్లాట్” ను తనిఖీ చేస్తే ఏమి జరుగుతుందో చూద్దాం…

ఈ చిత్రంలో సర్క్యూట్ ఇక్కడ ఉంది:

ఇది ఆర్‌సి ఫిల్టర్. ధ్రువపరచని కెపాసిటర్ మరియు రెసిస్టర్ యొక్క ఈ శ్రేణి కలయికకు సాధారణంగా ఇన్పుట్ సిగ్నల్ వర్తించబడుతుంది. కెపాసిటర్ అయిన సర్క్యూట్రీలో ఒకే ఒక రియాక్టివ్ భాగం ఉన్నందున ఇది మొదటి ఆర్డర్ ఫిల్టర్. ఫిల్టర్ అవుట్పుట్ రెసిస్టర్ అంతటా అందుబాటులో ఉంటుంది. ఈ ద్వయం కలయిక తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్‌కు సరిగ్గా వ్యతిరేకం. మేము సర్క్యూట్‌ను తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్‌తో పోల్చినట్లయితే, రెసిస్టర్ మరియు కెపాసిటర్ యొక్క స్థానం పరస్పరం మార్చుకున్నట్లు చూస్తాము.

హై పాస్ ఫిల్టర్ ఎలా పనిచేస్తుంది?

తక్కువ పౌన encies పున్యాల వద్ద కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిచర్య చాలా పెద్దదిగా ఉంటుంది, ఇది ఓపెన్ సర్క్యూట్ లాగా పనిచేస్తుంది మరియు కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పాయింట్ (ఎఫ్సి) క్రింద ఇన్పుట్ సిగ్నల్ను బ్లాక్ చేస్తుంది. కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పాయింట్ చేరుకున్నప్పుడు కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిచర్య తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు సిగ్నల్ నేరుగా వెళ్ళడానికి అనుమతిస్తుంది. మేము దీనిని ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ కర్వ్‌లో వివరంగా చూస్తాము.

కెపాసిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ వద్ద ఇది ఎలా ఉందో ఇక్కడ ఉన్న వక్రత: -

ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ మరియు కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ

ఇది మొదటి ఆర్డర్ హై పాస్ ఫిల్టర్ సర్క్యూట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ కర్వ్.

f c అనేది ఫిల్టర్ యొక్క కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ. -3 డి బి పాయింట్ వద్ద సిగ్నల్ పాస్ చేయడానికి అనుమతి ఉంది. ఈ -3 డిబి కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీని కూడా సూచిస్తుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ తక్కువ పౌన frequency పున్యం కావడంతో 10Hz నుండి కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ వరకు సిగ్నల్ పాస్ చేయడానికి అనుమతించబడదు, ఈ సమయంలో ఇది స్టాప్ బ్యాండ్ భాగం, ఇక్కడ సిగ్నల్ ఫిల్టర్ నుండి పాస్ చేయడానికి అనుమతించబడదు కాని తరువాత కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పైన -3dB భాగాన్ని పాస్ బ్యాండ్ స్థానం అని పిలుస్తారు, ఇక్కడ సిగ్నల్ పాస్ చేయడానికి అనుమతించబడుతుంది. వక్రత యొక్క వాలు దశాబ్దానికి + 20 డిబి. తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్‌కు సరిగ్గా వ్యతిరేకం.

నిష్క్రియాత్మక తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్‌లో మా మునుపటి ట్యుటోరియల్‌లో ఉపయోగించినట్లుగా లాభం లెక్కించే సూత్రం సమానం.

లాభం (dB) = 20 లాగ్ (Vout / Vin)

కట్-ఆఫ్ సిగ్నల్ తరువాత సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిస్పందనలు క్రమంగా 0 నుండి విన్‌కు పెరుగుతాయి మరియు ఈ పెరుగుదల + 20 డిబి / దశాబ్దం చొప్పున జరుగుతుంది. మేము ఎనిమిది ఎనిమిది పెరుగుదలను లెక్కించినట్లయితే అది 6dB అవుతుంది.

ఈ ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ కర్వ్ ఉంది భవిష్యత్తును చెప్పు ప్లాట్ హై పాస్ ఫిల్టర్. సరైన కెపాసిటర్ మరియు సరైన రెసిస్టర్‌ను ఎంచుకోవడం ద్వారా మనం తక్కువ పౌన encies పున్యాలను ఆపగలం, క్రియాశీల ప్రతిస్పందన లేనందున సిగ్నల్‌ను ప్రభావితం చేయకుండా ఫిల్టర్ సర్క్యూట్రీ ద్వారా సిగ్నల్ ప్రయాణించడాన్ని పరిమితం చేయవచ్చు.

పై చిత్రంలో, బ్యాండ్‌విడ్త్ అనే పదం ఉంది. సిగ్నల్ ఏ ఫ్రీక్వెన్సీ తర్వాత పాస్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది అని ఇది సూచిస్తుంది. కాబట్టి, ఇది 600 Khz హై పాస్ ఫిల్టర్ అయితే బ్యాండ్‌విడ్త్ 600Khz నుండి ఇన్ఫినిటీ వరకు ఉంటుంది. కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పైన అన్ని సిగ్నల్స్ పాస్ చేయడానికి ఇది అనుమతిస్తుంది.

కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద మనకు -3 డిబి లాభం వస్తుంది. ఆ సమయంలో మేము అవుట్పుట్ సిగ్నల్ వ్యాప్తిని ఇన్పుట్ సిగ్నల్తో పోల్చినట్లయితే, అవుట్పుట్ సిగ్నల్ వ్యాప్తి ఇన్పుట్ సిగ్నల్లో 70.7% ఉంటుందని మేము చూస్తాము. -3dB లాభంలో కూడా కెపాసిటివ్ రియాక్టన్స్ మరియు నిరోధకత సమానంగా ఉంటుంది. R = Xc.

కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క సూత్రం ఏమిటి?

కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క సూత్రం తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ మాదిరిగానే ఉంటుంది.

f సి = 1 / 2πRC

కాబట్టి, R నిరోధకత మరియు సి కెపాసిటెన్స్. మేము విలువను పెడితే కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ తెలుస్తుంది.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ లెక్కింపు

మొదటి చిత్రాన్ని చూద్దాం, హై పాస్ ఫిల్టర్ లేదా ఆర్‌సి సర్క్యూట్‌ను రూపొందించడానికి 1 రెసిస్టర్ మరియు ఒక కెపాసిటర్ ఉపయోగించే సర్క్యూట్రీ.

DC సిగ్నల్ సర్క్యూట్ అంతటా వర్తించినప్పుడు అది సర్క్యూట్ యొక్క నిరోధకత, ఇది ప్రవాహం ప్రవహించేటప్పుడు డ్రాప్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఎసి సిగ్నల్ విషయంలో ఇది ప్రతిఘటన కాదు కాని వోల్టేజ్ డ్రాప్‌కు ఇంపెడెన్స్ బాధ్యత వహిస్తుంది, ఇది ఓమ్స్‌లో కూడా కొలుస్తారు.

RC సర్క్యూట్లో రెండు నిరోధక విషయాలు ఉన్నాయి. ఒకటి నిరోధకత మరియు మరొకటి కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటివ్ రియాక్టన్స్. కాబట్టి, సర్క్యూట్రీ యొక్క ఇంపెడెన్స్‌ను లెక్కించడానికి అవసరమైన కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటివ్ రియాక్టెన్స్‌ను మనం మొదట కొలవాలి.

మొదటి నిరోధక వ్యతిరేకత కెపాసిటివ్ రియాక్టన్స్, సూత్రం: -

Xc = 1 / 2πfC

ఫార్ములా యొక్క అవుట్పుట్ ఓమ్స్లో ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఓమ్స్ కెపాసిటివ్ రియాక్టన్స్ యొక్క యూనిట్ ఎందుకంటే ఇది ప్రతిపక్షం అంటే ప్రతిఘటన.

రెండవ ప్రతిపక్షం నిరోధకం. నిరోధకం యొక్క విలువ కూడా ఒక నిరోధకత.

కాబట్టి, ఈ రెండు వ్యతిరేకతను కలిపి మనకు మొత్తం ప్రతిఘటన లభిస్తుంది, ఇది RC (AC సిగ్నల్ ఇన్పుట్) సర్క్యూట్లో ఇంపెడెన్స్.

ఇంపెడెన్స్ Z గా సూచిస్తుంది

ఫార్ములా: -

తక్కువ పౌన frequency పున్యంలో ముందు చర్చించినట్లుగా , కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిచర్య చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ఓపెన్ సర్క్యూట్‌గా పనిచేస్తుంది, కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిచర్య తక్కువ పౌన frequency పున్యంలో అనంతం కాబట్టి ఇది సిగ్నల్‌ను బ్లాక్ చేస్తుంది. ఆ సమయంలో అవుట్పుట్ లాభం 0, మరియు బ్లాక్ కారణంగా కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ వచ్చే వరకు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ 0 గా ఉంటుంది.

కానీ అధిక పౌన frequency పున్యంలో దీనికి విరుద్ధంగా కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిచర్య చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది షార్ట్ సర్క్యూట్‌గా పనిచేస్తుంది, కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిచర్య అధిక పౌన frequency పున్యంలో 0 గా ఉంటుంది కాబట్టి ఇది సిగ్నల్‌ను దాటిపోతుంది. అవుట్పుట్ లాభం ఆ సమయంలో 1, అంటే యూనిటీ లాభం పరిస్థితి మరియు ఐక్యత లాభం కారణంగా అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ చేరుకున్న తర్వాత ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ వలె ఉంటుంది.

గణనతో ఉదాహరణ

సర్క్యూట్ లోపల వాస్తవానికి ఏమి జరుగుతుందో మరియు విలువను ఎలా కనుగొనాలో మాకు ఇప్పటికే తెలుసు. ఆచరణాత్మక విలువలను ఎంచుకుందాం.

రెసిస్టర్ మరియు కెపాసిటర్, 330 కె మరియు 100 పిఎఫ్ లలో చాలా సాధారణ విలువను తీసుకుందాం. ఇది విస్తృతంగా అందుబాటులో ఉన్నందున మేము విలువను ఎంచుకున్నాము మరియు లెక్కించడం సులభం.

కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఏమిటో మరియు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఏమిటో చూద్దాం.

కట్ ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఉంటుంది: -

ఈ సమీకరణాన్ని పరిష్కరించడం ద్వారా కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ 4825Hz లేదా 4.825Khz.

ఇది నిజమో కాదో చూద్దాం…

ఇది ఉదాహరణ యొక్క సర్క్యూట్.

కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద

అంతకు ముందు వివరించిన ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన వలె, ఫ్రీక్వెన్సీలతో సంబంధం లేకుండా dB -3dB అవుతుంది. మేము అవుట్పుట్ సిగ్నల్ వద్ద -3dB ని శోధిస్తాము మరియు అది 4825Hz (4.825Khz) కాదా అని చూస్తాము.

ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన ఇక్కడ ఉంది: -

కర్సర్‌ను -3 డిబి వద్ద సెట్ చేసి ఫలితాన్ని చూద్దాం.

మేము ఫ్రీక్వెన్సీ స్పందన (ఇలా కూడా అంటారు గమనిస్తే భవిష్యత్తును చెప్పు ప్లాట్) మేము వద్ద కర్సర్ను సెట్ -3.03dB పొందండి 4.814KHz బ్యాండ్విడ్త్ ఫ్రీక్వెన్సీ.

దశ మార్పు

దశ కోణం φ (ఫై) అవుట్‌పుట్ వద్ద +45 గా ఉంటుంది

ఇది సర్క్యూట్ యొక్క దశ మార్పు, ఇది ఆచరణాత్మక ఉదాహరణగా ఉపయోగించబడుతుంది.

కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద దశ షిఫ్ట్ విలువను తెలుసుకుందాం: -

మేము కర్సర్‌ను +45 వద్ద సెట్ చేసాము

ఇది రెండవ ఆర్డర్ హై పాస్ ఫిల్టర్. CAPACITOR మరియు RESISTOR మొదటి ఆర్డర్ మరియు CAPACITOR1 మరియు RESISTOR1 రెండవ క్రమం. కలిసి క్యాస్కేడింగ్ వారు రెండవ ఆర్డర్ హై పాస్ ఫిల్టర్‌ను ఏర్పరుస్తారు.

రెండవ ఆర్డర్ ఫిల్టర్ 2 x + 20dB / దశాబ్దం లేదా + 40dB (12dB / octave) యొక్క వాలు పాత్రను కలిగి ఉంది .

ప్రతిస్పందన వక్రత ఇక్కడ ఉంది: -

వాలు + 20 డిబి / దశాబ్దం మరియు తుది ఉత్పత్తిలో ఎరుపు ఒకటి + 40 డిబి / దశాబ్దం వాలు కలిగి ఉంటుంది .

ఇది రెండవ-ఆర్డర్ హై పాస్ సర్క్యూట్ యొక్క కట్-ఆఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీని లెక్కిస్తుంది.

తక్కువ పాస్ వడపోత వలె, ప్రతి వడపోత ఆర్డర్ యొక్క డైనమిక్ ఇంపెడెన్స్ వలె రెండు నిష్క్రియాత్మక హై పాస్ ఫిల్టర్లను క్యాస్కేడ్ చేయడం అంత మంచిది కాదు.

అప్లికేషన్స్

తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ ఎలక్ట్రానిక్స్లో సర్క్యూట్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

ఇక్కడ కొన్ని అనువర్తనాలు ఉన్నాయి: -

1. ఆడియో రిసీవర్ మరియు ఈక్వలైజర్
2. సంగీత నియంత్రణ వ్యవస్థ మరియు ట్రెబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్.
3. ఫంక్షన్ జనరేటర్
4. కాథోడ్ రే టెలివిజన్ మరియు ఓసిల్లోస్కోప్.
5. త్రిభుజాకార తరంగం నుండి స్క్వేర్ వేవ్ జనరేటర్.
6. పల్స్ జనరేటర్లు.
7. ర్యాంప్ టు స్టెప్ జనరేటర్లు.