निष्क्रिय उच्च पास फिल्टर

पहले हमने पैसिव लो पास फ़िल्टर पर चर्चा की थी, अब निष्क्रिय हाई पास फ़िल्टर की अंतर्दृष्टि देखने का समय है।

पहले की तरह ही, यदि आप नाम में देखते हैं तो यह "निष्क्रिय", "उच्च", "पास" और "फ़िल्टर" दिखाता है । इसलिए, जैसा कि नाम से पता चलता है, यह एक ऐसा फ़िल्टर है जो कम आवृत्तियों को अवरुद्ध करेगा, लेकिन पूर्व निर्धारित मूल्य से ऊपर की उच्च आवृत्ति को पास करेगा, जिसकी गणना सूत्र द्वारा की जाएगी।

यह "निष्क्रिय" है जिसका अर्थ है कोई बाहरी शक्ति, इनपुट सिग्नल का कोई प्रवर्धन नहीं; हम "निष्क्रिय" घटकों का उपयोग करके सर्किट बनाएंगे, जिन्हें किसी भी बाहरी बिजली स्रोत की आवश्यकता नहीं है। निष्क्रिय घटक लो पास फिल्टर के समान हैं लेकिन कनेक्शन क्रम बिल्कुल उल्टा होगा। निष्क्रिय घटक रेसिस्टर (R) और

कैपेसिटर (C) हैं। फिर से यह RC फ़िल्टर कॉन्फ़िगरेशन है।

आइए देखें कि क्या होता है अगर हम सर्किट का निर्माण करते हैं और प्रतिक्रिया या "बॉड प्लॉट" की जांच करते हैं…

यहाँ इस छवि में सर्किट है:

यह एक RC फ़िल्टर है। आम तौर पर एक इनपुट संकेत इस पर लागू होता है श्रृंखला संयोजन की गैर ध्रुवीकरण संधारित्र और बाधा। यह एक पहला ऑर्डर फिल्टर है क्योंकि संधारित्र में केवल एक प्रतिक्रियाशील घटक होता है जो संधारित्र होता है। फ़िल्टर किया गया आउटपुट रेसिस्टर में उपलब्ध होगा। इस जोड़ी का संयोजन कम पास फिल्टर के बिल्कुल विपरीत है। यदि हम कम पास फिल्टर के साथ सर्किट की तुलना करते हैं तो हम देखेंगे कि रोकनेवाला और संधारित्र की स्थिति परस्पर जुड़ी हुई है।

हाई पास फिल्टर कैसे काम करता है?

कम आवृत्तियों पर संधारित्र की प्रतिक्रिया बहुत बड़ी होगी कि यह एक खुले सर्किट की तरह काम करेगा और कट-ऑफ आवृत्ति बिंदु (fc) के नीचे इनपुट संकेत को अवरुद्ध करेगा। लेकिन जब कट-ऑफ फ्रिक्वेंसी पॉइंट पहुंच गया तो कैपेसिटर की प्रतिक्रिया कम हो जाएगी और सिग्नल को सीधे पारित करने की अनुमति देगा। हम इसे आवृत्ति प्रतिक्रिया वक्र में विस्तार से देखेंगे।

यहाँ यह वक्र है कि यह संधारित्र के उत्पादन में एक जैसा कैसे दिखता है: -

फ्रीक्वेंसी रिस्पांस और कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी

यह उस पहले क्रम की उच्च आवृत्ति फिल्टर सर्किट की आवृत्ति प्रतिक्रिया वक्र है ।

f c फिल्टर की कटऑफ फ्रीक्वेंसी है। पर -3 बिंदु संकेत पारित करने के लिए अनुमति दी है। यह -3 डीबी कटऑफ फ्रीक्वेंसी को भी दर्शाता है। 10 हर्ट्ज से कट-ऑफ फ्रिक्वेंसी में सिग्नल को पास नहीं होने दिया जाता क्योंकि फ्रीक्वेंसी लो फ्रिक्वेंसी है, इस बिंदु पर यह स्टॉप बैंड पार्ट है जहां सिग्नल को फिल्टर से पास होने की अनुमति नहीं है लेकिन कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी के बाद -3 डीबी वाले हिस्से को पास बैंड की स्थिति के रूप में कहा जाता है जहां सिग्नल को पारित करने की अनुमति दी जाती है। वक्र की ढलान प्रति दशक + 20dB है । कम पास फिल्टर के बिल्कुल विपरीत।

लाभ की गणना का फॉर्मूला वही है जैसा हमने अपने पिछले ट्यूटोरियल में पैसिव लो पास फिल्टर में इस्तेमाल किया था।

लाभ (dB) = 20 लॉग (Vout / Vin)

कट-ऑफ सिग्नल के बाद सर्किट की प्रतिक्रियाएं धीरे-धीरे 0 से विन तक बढ़ जाती हैं और यह वेतन वृद्धि + 20dB / Decade की दर से होती है । यदि हम प्रति सप्तक वृद्धि की गणना करते हैं तो यह 6dB होगी।

यह आवृत्ति प्रतिसाद वक्र है बोडे प्लॉट उच्च पास फिल्टर की। उचित संधारित्र और उचित अवरोधक का चयन करके हम कम आवृत्तियों को रोक सकते हैं, सिग्नल को प्रभावित किए बिना फिल्टर सर्किट्री से गुजरने वाले सिग्नल को सीमित करें क्योंकि कोई सक्रिय प्रतिक्रिया नहीं है।

उपरोक्त छवि में, एक शब्द बैंडविड्थ है । यह संकेत है कि किस आवृत्ति के बाद सिग्नल पास होने की अनुमति देगा। तो, अगर यह 600 Khz हाई पास फिल्टर है तो बैंडविड्थ 600Khz से इन्फिनिटी तक होगा । जैसा कि यह कट-ऑफ आवृत्ति के ऊपर सभी संकेतों को पारित करने की अनुमति देगा।

कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी पर हमें -3 ​​डीबी का लाभ मिलेगा। उस बिंदु पर अगर हम इनपुट सिग्नल के साथ आउटपुट सिग्नल आयाम की तुलना करते हैं तो हम देखेंगे कि आउटपुट सिग्नल आयाम इनपुट सिग्नल का 70.7% होगा। इसके अलावा -3 डीबी में कैपेसिटिव रिएक्शन होता है और प्रतिरोध बराबर होगा। आर = एक्ससी।

कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी का फॉर्मूला क्या है?

कट-ऑफ फ़्रीक्वेंसी का फॉर्मूला बिलकुल लो पास फ़िल्टर जैसा है।

f c = 1 / 2πRC

तो, R प्रतिरोध है और C समाई है। यदि हम मूल्य डालते हैं तो हम कटऑफ आवृत्ति को जान पाएंगे।

आउटपुट वोल्टेज गणना

आइए पहली छवि देखें, सर्किटरी जहां 1 रोकनेवाला और एक संधारित्र का उपयोग उच्च पास फिल्टर या आरसी सर्किट बनाने के लिए किया जाता है।

जब डीसी सिग्नल पूरे सर्किट में लागू होता है, तो यह सर्किट का प्रतिरोध होता है, जो धारा प्रवाहित होने पर ड्रॉप बनाता है। लेकिन एक एसी सिग्नल के मामले में यह प्रतिरोध नहीं करता है, लेकिन वोल्टेज ड्रॉप के लिए प्रतिबाधा जिम्मेदार है, जिसे ओम में भी मापा जाता है।

आरसी सर्किट में दो प्रतिरोधक चीजें हैं । एक प्रतिरोध है और दूसरा संधारित्र की कैपेसिटिव प्रतिक्रिया है। तो, हमें पहले संधारित्र के कैपेसिटिव रिएक्शन को मापने की आवश्यकता है क्योंकि सर्किटरी के प्रतिबाधा की गणना करने के लिए इसकी आवश्यकता होगी।

पहला प्रतिरोधक प्रतिरोध कैपेसिटिव रिएक्शन है, सूत्र है: -

Xc = 1 / 2πfC

सूत्र का आउटपुट ओह्स में होगा, क्योंकि ओह्स कैपेसिटिव रिएक्शन की इकाई है क्योंकि यह एक विरोध का मतलब है प्रतिरोध।

दूसरा विरोध खुद को रोकने वाला है । प्रतिरोधक का मान भी एक प्रतिरोध है।

तो, इस दो विरोध को मिलाकर हमें कुल प्रतिरोध मिलेगा, जो आरसी (एसी सिग्नल इनपुट) सर्किट में प्रतिबाधा है।

प्रतिबाधा Z के रूप में दर्शाता है

सूत्र है: -

कम आवृत्ति में पहले चर्चा की गई संधारित्र की प्रतिक्रिया बहुत अधिक है कि यह एक खुले सर्किट के रूप में कार्य करता है, संधारित्र की प्रतिक्रिया कम आवृत्ति पर इन्फिनिटी है इसलिए यह संकेत को अवरुद्ध करता है। आउटपुट का लाभ उस समय 0 होता है, और ब्लॉक के कारण आउटपुट वोल्टेज 0 रहता है जब तक कि कट-ऑफ आवृत्ति नहीं हो जाती है।

लेकिन उच्च आवृत्ति में विपरीत होगा , संधारित्र की प्रतिक्रिया बहुत कम है कि यह शॉर्ट सर्किट के रूप में कार्य करता है, संधारित्र की प्रतिक्रिया उच्च आवृत्ति पर 0 है इसलिए यह सिग्नल पास है। उस समय आउटपुट गेन 1 होता है, यह यूनिटी गेन की स्थिति है और एकता के कारण आउटपुट वोल्टेज कट-ऑफ आवृत्ति के बाद इनपुट वोल्टेज के समान है।

गणना के साथ उदाहरण

जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं कि वास्तव में सर्किट के अंदर क्या हो रहा है और मूल्य कैसे पता करें। आइए व्यावहारिक मूल्यों को चुनें।

चलो रोकनेवाला और संधारित्र, 330k और 100pF में सबसे आम मूल्य उठाते हैं। हमने मूल्य का चयन किया क्योंकि यह व्यापक रूप से उपलब्ध है और गणना करना आसान है।

आइए देखें कि कट-ऑफ आवृत्ति क्या होगी और आउटपुट वोल्टेज क्या होगा।

कट ऑफ फ्रीक्वेंसी होगी: -

इस समीकरण को हल करके कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी 4825Hz या 4.825Khz है ।

आइए देखें कि यह सच है या नहीं…

यह उदाहरण का सर्किट है।

जैसा कि आवृत्ति प्रतिक्रिया से पहले बताया गया है कि कट-ऑफ आवृत्ति पर डीबी

-3 डीबी होगा, आवृत्तियों के बावजूद। हम आउटपुट सिग्नल पर -3 डीबी की खोज करेंगे और देखेंगे कि यह 4825Hz (4.825Khz) है या नहीं।

यहाँ आवृत्ति प्रतिक्रिया है: -

चलो -3 डीबी पर कर्सर सेट करें और परिणाम देखें।

जैसा कि हम फ़्रिक्वेंसी रिस्पांस देख सकते हैं (इसे बोड प्लॉट भी कहा जाता है) हम कर्सर को -3.03dB पर सेट करते हैं और 4.814KHz बैंडविड्थ फ्रीक्वेंसी प्राप्त करते हैं ।

चरण बदलाव

फेज एंगल दर्शाता है कि आउटपुट पर φ (Phi) +45 होगा

यह सर्किट का चरण बदलाव है, जिसका उपयोग व्यावहारिक उदाहरण के रूप में किया जाता है।

आइए जानें कट-ऑफ फ्रिक्वेंसी पर फेज शिफ्ट वैल्यू: -

हमने कर्सर को +45 पर सेट किया

यह एक दूसरा ऑर्डर हाई पास फिल्टर है। CAPACITOR और RESISTOR पहला ऑर्डर है और CAPACITOR1 और RESISTOR1 दूसरा ऑर्डर है। एक साथ कैस्केडिंग करके वे एक दूसरा ऑर्डर बनाते हैं हाई पास फिल्टर।

दूसरे ऑर्डर फ़िल्टर में 2 x + 20dB / दशक या + 40dB (12dB / octave) की ढलान की भूमिका है ।

यहाँ प्रतिक्रिया वक्र है: -

ढलान + 20dB / दशक है और अंतिम आउटपुट पर लाल एक है जिसमें + 40dB / दशक की ढलान है ।

यह दूसरे क्रम के हाई-पास सर्किट की कट-ऑफ आवृत्ति की गणना करेगा।

जैसे लो पास फ़िल्टर, दो निष्क्रिय हाई पास फिल्टर को कैस्केड करना इतना अच्छा नहीं है क्योंकि प्रत्येक फ़िल्टर ऑर्डर के गतिशील प्रतिबाधा समान सर्किटरी में अन्य नेटवर्क को प्रभावित करते हैं।

अनुप्रयोग

इलेक्ट्रॉनिक्स में कम पास फिल्टर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

यहाँ कुछ अनुप्रयोग हैं: -

1. ऑडियो रिसीवर और इक्वालाइज़र
2. संगीत नियंत्रण प्रणाली और तिहरा आवृत्ति मॉडुलन।
3. फलन जनक
4. कैथोड रे टेलीविज़न और ओस्सिलोस्कोप।
5. त्रिकोणीय लहर से स्क्वायर वेव जनरेटर।
6. पल्स जेनरेटर।
7. रैंप टू स्टेप जेनरेटर्स।