无源高通RC滤波器

在本教程中，我们将学习无源高通RC滤波器，它的频率响应，基本电路无源高通RC滤波器，它的应用和更多。

有关无源低通RC滤波器的信息，请参阅本教程-被动低通过RC过滤器.

介绍

电滤波器是一个电路，旨在拒绝电信号的所有不需要的频率分量，并且仅允许所需的频率。换句话说，滤波器是允许仅频带的电路。

在许多应用中，电容滤波器比电感滤波器使用得更多，因为电感器会产生一些杂散磁场并耗散一定量的功率。不仅有这些缺点，而且由于在电路中使用电感，滤波器变得笨重。

在之前的教程中，我们已经学习了滤伟德老虎机手机版波器和无源低通滤波器的基础知识。现在让我们看看无源高通RC滤波器的工作原理。

被动高通滤波器

无源高通滤波器类似于无源低通滤波器。当低通滤波器的电路中电容和电阻的位置互换时，电路就会显示高通滤波器的行为。电容器与电阻器串联在一起。输入电压串联施加到电容器上，但输出仅通过电阻绘制。

高通滤波器允许高于截止频率“fc”的频率，并阻断低频信号。截止频率的值取决于电路设计中所选择的元件值。这些高通滤波器在10mhz的高频范围有许多应用。

高通滤波器的电路如下图所示。

由于电路中元件的这种互换，电容器传递的响应发生变化，这些变化与低通滤波器的响应正好相反。

电容器在低频时就像开路，在高频时就像短路，这意味着在高于截止频率的频率上电容器就像短路。由于电容器的电容电抗，电容器将阻塞进入电容器的较低频率。

我们知道，电容器本身反对通过它的一定量的电流，以便在电容器的电容范围内结合。在截止频率之后，由于电容电抗值减小，电容器允许所有频率。这使得电路在输入信号频率大于截止频率fc时将整个输入信号传递到输出。

在较低的频率下，电抗值增加，因此当电抗增加时，对抗流过电容器的电流的能力增加。截止频率以下的频带称为“阻带”，截止频率之后的频带称为“通带”。

在上述电路中，只有一个具有电阻器的反应性部件，这表示电路是第一阶电路。

高通滤波器的频率响应

关于频率和电容电抗的响应曲线如下所示：

该响应曲线表明高通滤波器与低通滤波器正好相反。在高通滤波器中，直到截止频率，所有低频信号都被电容器阻断，导致输出电压降低。

在截止频率点，电阻' R '的值和电容' X_c '的电抗相等，因此输出电压以-20 dB/ 10的速率增加，输出信号电平为输入信号电平的-3 dB。

在非常高的频率下，电容电抗变为零，然后输出电压与输入电压相同，即Vout=Vin。在低频时，电容电抗为无穷大，因此输出电压为零，因为电抗会阻止电流进入电容器。

高通滤波器的输出相对于输入信号在截止频率上的相移角(ø)为+45°。这表明高通滤波器的输出是参照输入信号的引线。在高频(f > fC)，相移几乎为零意味着输入和输出信号都是同相的。

在理想情况下，滤波器将允许频率在截止频率点后无穷大，但在实际中，无穷大的值取决于滤波器设计中使用的分量值。

电容器相对于输入信号的充电和排出电容器的时间导致相位差。具有电容器的电阻系列将产生充电和放电效果。

串联RC电路的时间常数定义为电容器充电至最终稳态值63.2%所用的时间，以及电容器放电至稳态值36.8%所用的时间。这由符号“τ”表示。时间常数和截止频率之间的关系如下所示

时间常数τ=RC= 1/ 2πfc， ω_c= 1/τ = 1/RC。

由此可以清楚地看出，滤波器的输出取决于在输入端应用的频率和时间常数。

截止频率和相移

截止频率或断点'fc'=1/2πfc

相移（Ø）=棕褐色^－1(2πfRc)

高通RC滤波器输出电压和增益

高通滤波器示例

让我们考虑一个高通滤波器，电容值为82 pF，电阻值为240 K。Ω. 通过这些值，让我们计算滤波器的截止频率

f_C=1/（2πRC）=1/（2πx240 x 10^3.尺寸(宽X宽X高)^-12）= 8.08 kHz

二阶无源高通滤波器

通过级联两个一阶高通滤波器得到二阶高通滤波器。由于它由两个无功元件组成，这意味着两个电容，它使电路成为次级顺序。两级滤波器的性能与单级滤波器相当，但其斜率为-40 dB/ decade。

这是因为截止频率的变化。与单级高通滤波器相比，它有两个存储点，因此效率更高。对于两级滤波器，截止频率将取决于两个电容器和两个电阻器的值。具体如下

f_c= 1/ (2π√（R）_1.C_1.R_2.C_2.)赫兹

无源高通滤波器综述

高通滤波器允许大于截止频率的频率无穷大。在实际情况下，无穷大是不存在的，所以这个无穷大的值取决于电路设计中使用的元件。

高通滤波器允许的频带称为“通带”，该通带仅为滤波器的带宽。滤波器衰减的频率带称为“阻带”。

截止频率是通过使用公式“fc”计算的，如上所示。输出信号的相移以+45°的角度引导输入信号。输出电压将取决于时间常数和应用到电路的输入频率。

与低通滤波器相比，高通滤波器消除的失真更准确，因为电路中使用的是高频。

高通RC微分器

对于正常的正弦波输入，滤波器的性能与一阶高通滤波器类似，但当我们应用不同类型的信号而不是正弦波（如方波）时，它会给出时域响应（如阶跃或脉冲）作为输入信号，则电路的行为类似于微分器电路。

一种电路，其输入的导数与该电路的输出成正比，称为微分器电路。

因此，当恒定输入施加到电路时，输出变为零，因为恒定的导数趋于为零。

RC差分电路如下所示。

对于方波输入信号，其输出波形以短脉冲形式出现。对于一个完整的输入周期，会出现两个具有正脉冲和负脉冲的尖峰信号。

在此过程中，输出信号的振幅不会发生变化。如果输入信号频率增加，则输出处的脉冲宽度增加。尖峰脉冲的衰减速率取决于时间常数。

高通滤波器的应用

• 这些都是在音频放大电路中作为高音部分使用的音频转换通过阻断低音信号，将频率转换为高音类型信号。
• 它们被用作隆隆声滤波器，以阻挡附近不需要的信号，并将所需的信号通过扩音器。
• 它们用于交流耦合电路和微分器电路。
• 在每个通道带的混合过程中，都添加了这些高通滤波器。
• 在图像处理中，高通滤波器用于反锐化过程，其中编辑需要高boosting滤波器。
• 在图像处理中，降噪可以在时域或频域中进行。因此，在图像处理中，这些高通滤波器与低通滤波器相结合，用于增强、抑制噪声和修改图像。
• 在电话应用中，这些应用于DSL分离器，具有低通滤波器的组合。