Filtro de paso alto (hpf) | Diferentes tipos | Aplicaciones importantes (4+)

  1. ¿Qué son los filtros de paso alto?
  2. ¿Cómo funciona un filtro de paso alto?
  3. ¿Qué hace un filtro de paso alto en un circuito??
  4. ¿Qué es un símbolo de filtro de paso alto?
  5. ¿Cuáles son los tipos de filtro de paso alto?
  6. Diferentes ejemplos de filtros de paso alto
  7. Respuesta de tiempo y respuesta de frecuencia de hpf
  8. Frecuencia de corte de hpf
  9. Función de transferencia del filtro de paso alto
  10. Comparación entre filtro de paso alto y paso bajo

                               

¿Qué es un filtro de paso alto?

"El filtro de paso alto es un circuito que atenúa todas las señales de frecuencias que pertenecen a la frecuencia de corte inferior y proporciona una salida o ganancia constante por encima de esta frecuencia en particular.."

Filtro de paso alto de primer orden
Tipo de primer orden

En la figura anterior, el circuito CR realiza el trabajo de "filtrado". El amplificador operacional está vinculado con un seguidor de voltaje. Ahora, el sistema de retroalimentación también se incorpora para cancelar el voltaje de compensación de acuerdo con la propiedad del amplificador operacional.

Aquí,

La ecuación se puede calcular utilizando la propiedad del amplificador operacional ideal que establece que un amplificador operacional tiene una ganancia infinita. Aquí, f representa la frecuencia de la señal de entrada.

Dónde= Ganancia de banda de paso de HPF,

f = frecuencia de la señal de entrada (también es la frecuencia de corte),

Funcionamiento de un filtro de paso alto:

Aquí, la ecuación de ganancia-magnitud hace el trabajo de verificación a un nivel más bajo de frecuencia.

At f = fc,

Características del filtro de paso alto

Características del filtro de paso alto
Características del filtro de paso alto

Tipos de filtro de paso alto:

  • Filtros pasivos de paso alto
  • Filtros de paso alto activos

Un filtro de paso alto activo no es más que un circuito que contiene un componente activo como un transistor, un amplificador operacional (amplificador operacional), etc. El uso de estos dispositivos nos da más eficiencia.

Ventaja del filtro de paso alto:

Los filtros de paso alto activos tienen varias ventajas sobre otros tipos de filtros. Las principales ventajas se dan a continuación.

1. Amplificación de señal más débil,

2. Transmisión de señal eficiente (con mínima pérdida),

3. Rendimiento eficiente cuando se utiliza en un filtro de varias etapas.

Explique el funcionamiento del filtro de paso alto.

El tipo de filtro más sencillo y sencillo es el filtro de primer orden. Tiene un solo componente reactivo. El proceso de transformación es bastante sencillo. Tienes que agregar solo un amplificador operacional.

Los amplificadores operacionales tienen varias configuraciones. Las diferentes configuraciones tienen diferentes atributos e impacto en el rendimiento del filtro.

Ahora, observe la tasa de caída de un filtro de primer orden. La tasa de caída se define como la tasa a la que cambia la ganancia de un filtro en la banda de parada operativa. La tasa representa la pendiente de la curva y también nos ayuda a averiguar la tasa de aumento del crecimiento.

Los filtros de primer orden tienen una tasa de crecimiento de 20 dB / década o, en otros términos, se puede decir que la tasa de crecimiento es de 6db / octava.

Función de transferencia de filtro de paso alto -

Sabemos que la impedancia del condensador varía con la frecuencia. Es por eso que los filtros electrónicos presentan una respuesta que depende de las frecuencias.

La impedancia de un condensador suele estar dada por la siguiente ecuación.

Donde, s = σ + jω, ω representa la frecuencia angular.

La función de transferencia se deriva utilizando algunos teoremas básicos de la teoría de redes.

La función de transferencia viene dada por la relación entre la salida y la entrada suministrada. La representación típica de la función de transferencia se da a continuación.

La función de transferencia típica es:

Dónde,

a1 representa amplitudes de señales

ω0 representa frecuencias de corte angulares

Aplicación del filtro de paso alto activo:

  • Para transmitir una frecuencia más alta en caso de filtros relacionados con el video.
  • La frecuencia se cambia según varias formas de onda.
  • Los activos encuentran aplicación en los CRO, generadores.

Filtros pasivos de paso alto:

¿Por qué se utilizan filtros pasivos de paso alto?

Un filtro se llama pasivo cuando no hay energía externa, y la señal de entrada tampoco se amplifica debido a los componentes pasivos presentes en el filtro. Los componentes pasivos pueden ser los mismos que los de paso bajo, pero la conexión general siempre se invierte. Los componentes pasivos son la resistencia (R) y el condensador (C), por lo que es una combinación de filtro RC.

El nombre "pasivo, "alto", "paso" y "filtro" sugieren que el filtro solo pasará el mayor frecuencia, es decir, lo hará bloquear las bajas frecuencias.

Filtro pasivo de paso alto (RC)
Filtro pasivo de paso alto (RC)

En el circuito anterior, el voltaje de salida se determina a través de la resistencia (R); cuando la frecuencia aumenta, la reactancia del capacitor disminuye, por lo que la salida y la ganancia aumentan simultáneamente.

La fórmula para calcular la frecuencia del circuito RC es,

f = \ frac {1} {2 \ pi RC}

Cómo construir un filtro de paso alto RC:

Para construir un RC HPF, los componentes que necesitamos son los siguientes,

  • Un generador de funciones
  • Un condensador cerámico de 10nF
  • Una resistencia de 10 K ohmios

Frecuencia:

                                    (0.00000001F) = 15,293 Hz, cuanto mayor es la salida, más señal se atenúa.

Si damos una entrada de señal de CA al circuito desde un generador de funciones y configuramos la señal a una frecuencia baja, el capacitor bloqueará la señal de voltaje. Por tanto, las señales de baja frecuencia que se bloquean no pasan del condensador. Las señales de alta frecuencia continúan y pasan a la salida.

Los filtros pasivos de paso alto se utilizan en:

  • Amplificadores de audio
  • En sistemas de altavoces
  • En diferentes sistemas de control de música, etc..

Filtro de paso alto de primer orden frente a filtro de paso alto de segundo orden ,

  • El filtro de paso alto de segundo orden comprende dos componentes reactivos diferentes.
  • El HPF de primer orden tiene una función de transferencia de primer orden; por otro lado, el HPF de segundo orden tiene una función de transferencia de segundo orden.
  • El filtro de primer orden se diferencia del filtro de segundo orden sobre la base de la banda de supresión. La pendiente de la gráfica de segundo orden es típicamente el doble algebraico de primer orden.

Filtro de paso alto pasivo RL:

Filtro de paso alto pasivo RL

Este circuito consta de una resistencia y un inductor. El inductor en el circuito pasa todas las frecuencias más bajas y reduce los voltajes a través de él. También mantiene el voltaje de salida más cercano al voltaje de entrada.

Hay una respuesta de frecuencia en dB por debajo del circuito para un rango específico de frecuencias.

La frecuencia de corte más baja para un filtro de paso alto RL está determinada por el inductor y la combinación en paralelo de RF Y RL, por la fórmula:

Donde, REQ = RF|| RL

Cómo construir un filtro de paso alto RL:

Para construir un RL HPF, necesitamos,

  • Un generador de funciones
  • Una resistencia
  • Un inductor
  • Osciloscopio

Para hacer el circuito, podemos usar un inductor de 470mH y una resistencia de 10KΩ.

El circuito forma un filtro de paso alto y ayuda a que las señales de alta frecuencia pasen a la salida. También filtra las señales de baja frecuencia a través del inductor.

Filtro de paso alto Butterworth:

¿Qué es un filtro Butterworth?

"Butterworth filter es probablemente la primera y más conocida aproximación de filtro ".

El filtro Butterworth se crea para obtener un gráfico de respuesta de frecuencia suave en la banda de paso.

Imagen de circuito -

El diagrama de circuito del filtro de paso alto Butterworth y respuesta de frecuencia 

                                                                            

Respuesta de frecuencia de los filtros Butterworth con órdenes
Crédito de la imagen: OmegatronÓrdenes de ButterworthCC BY-SA 3.0

Filtro de paso alto Chebyshev:

Filtro de Chebyshev

El filtro Butterworth se crea para obtener un gráfico de respuesta de frecuencia suave en la banda de paso. Los filtros se pueden clasificar en dos categorías. Las categorías son 'Filtro Chebyshev' y 'Filtro Chebyshev inverso'.

La respuesta del filtro resulta ser la respuesta de un filtro Butterworth, si el valor de ondulación se fija en 0%. Normalmente, el valor de ondulación se fija en 0.5% para aplicaciones en filtros digitales.

Respuesta de frecuencia de Chebyshev

Respuesta de Chebyshev
Crédito de la imagen: Pfalstad / CC BY-SA

respuesta en frecuencia de todos los filtros electrónicos clásicos
Crédito de la imagen: Alessio DamatoFiltros lineales electrónicosCC BY-SA 3.0

Filtro de paso alto frente a filtro de paso bajo:

¿Por qué deberíamos utilizar el filtro de paso alto?

  • Los filtros de paso alto son excelentes para cualquier operación electrónica o eléctrica.
  • HPF nos permite ganar en etapas proporcionando más control sobre el proceso o experimento.
  • Cortar el ruido no deseado es otra de las mejores características hasta ahora.

Escriba algunas ventajas de un filtro de paso alto.

  • Tener una respuesta de caída brusca.
  • La potencia de transmisión es lo suficientemente potente como para recibir la frecuencia del canal necesario.
  • El filtro tiene ventajas en las aplicaciones de procesamiento de audio, ya que bloquea la amplificación del voltaje de corriente continua.

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Acerca de Soumali Bhattacharya

Actualmente me dedico al campo de la Electrónica y la comunicación.
Mis artículos se centran en las principales áreas de la electrónica básica en un enfoque muy simple pero informativo.
Soy un aprendiz vivo y trato de mantenerme actualizado con las últimas tecnologías en el campo de los dominios de Electrónica.

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