High Pass Filter Audio Penjelasan Karakteristik Carakerja

Sebelumnya kita sudah membahas Passive Low Pass Filter, sekarang saatnya untuk melihat insight tentang passive high pass filter.

Sama seperti sebelumnya, jika Anda melihat namanya, itu menunjukkan "Pasif", "Tinggi", "Lulus" dan "Filter". Jadi, seperti namanya, itu adalah filter yang akan memblokir frekuensi rendah, tetapi melewatkan frekuensi tinggi di atas nilai yang telah ditentukan, yang akan dihitung dengan rumus, Teori Arus Bolak balik : Nilai Puncak, Rata-rata dan RMS  

Ini adalah "pasif" yang berarti tidak ada daya eksternal, tidak ada penguatan sinyal input; kami akan membuat rangkaian menggunakan komponen "pasif" yang tidak memerlukan sumber daya eksternal. Komponen pasifnya sama dengan Low pass filter tetapi urutan sambungannya akan terbalik. Komponen pasif adalah Resistor (R) dan

Kapasitor (C). Sekali lagi ini adalah konfigurasi filter RC.

Mari kita lihat apa yang terjadi jika kita membangun sirkuit dan memeriksa respons atau "Bode Plot"…

Berikut sirkuit di gambar ini:

Ini adalah filter RC. Umumnya sinyal input diterapkan pada kombinasi seri kapasitor dan resistor non-terpolarisasi ini. Ini adalah filter orde pertama karena hanya ada satu komponen reaktif di sirkuit yaitu kapasitor.  

Output yang difilter akan tersedia di seluruh resistor. Kombinasi dari keduanya adalah kebalikan dari low pass filter. Jika kita membandingkan rangkaian dengan low pass filter kita akan melihat bahwa posisi resistor dan kapasitor saling bertukar.

Bagaimana cara kerja dan Karakteristik filter High Pass?

Pada frekuensi rendah reaktansi kapasitor akan sangat besar sehingga akan bertindak seperti rangkaian terbuka dan memblokir sinyal input di bawah titik frekuensi cut-off (fc).  

Tetapi ketika titik frekuensi cut-off mencapai reaktansi kapasitor akan mulai berkurang dan memungkinkan sinyal lewat secara langsung. Kami akan melihat ini secara rinci dalam kurva respons frekuensi.

Berikut adalah kurva tampilannya pada keluaran kapasitor: -

Respon Frekuensi dan Frekuensi Cut-Off

Ini adalah kurva respons frekuensi dari rangkaian filter lolos tinggi orde pertama itu.

fc Adalah frekuensi cutoff filter. Pada titik -3dB sinyal diizinkan lewat. -3dB ini juga menunjukkan frekuensi cutoff. Dari 10Hz ke frekuensi cut-off sinyal tidak diperbolehkan lewat karena frekuensinya adalah frekuensi rendah, pada titik ini adalah bagian stop band di mana sinyal tidak diizinkan lewat dari filter tetapi di atas frekuensi cut-off setelahnya -3dB bagian tersebut disebut sebagai posisi jalur lintasan di mana sinyal diizinkan untuk lewat. Kemiringan kurva adalah + 20dB per dekade. Kebalikan dari Low pass filter.

Rumus Menghitung gain sama seperti yang kita gunakan di tutorial sebelumnya di filter passive Low pass Teori Arus Bolak balik AC : Bentuk Gelombang AC dan Karakteristiknya  

Keuntungan (dB) = 20 log (Vout / Vin)

Setelah sinyal cut-off, respons rangkaian secara bertahap meningkat menjadi Vin dari 0 dan kenaikan ini terjadi pada kecepatan + 20dB / Dekade. Jika kita menghitung kenaikan per oktaf maka akan menjadi 6dB.

Kurva Respon Frekuensi ini adalah Bode Plot dari High pass filter. Dengan memilih kapasitor yang tepat dan resistor yang tepat, kita dapat menghentikan frekuensi rendah, membatasi sinyal yang melewati rangkaian filter tanpa mempengaruhi sinyal karena tidak ada respons aktif.

Pada gambar di atas, ada kata Bandwidth. Ini menandakan setelah berapa frekuensi sinyal akan memungkinkan untuk lewat. Jadi, jika itu adalah filter high pass 600 Khz maka bandwidth akan dari 600Khz ke Infinity. Karena akan memungkinkan untuk melewatkan semua sinyal di atas frekuensi cut-off.

Pada frekuensi cut-off kita akan mendapatkan -3dB gain. Pada titik tersebut jika kita membandingkan amplitudo sinyal keluaran dengan sinyal masukan maka kita akan melihat bahwa amplitudo sinyal keluaran adalah 70.7% dari sinyal masukan. Juga di -3dB mendapatkan reaktansi kapasitif dan resistansi akan sama. R = Xc.

Apa rumus Cut-off Frequency?

Rumus frekuensi Cut-off persis sama seperti filter Low Pass.

fc = 1 / 2πRC

Jadi, R adalah resistansi dan C adalah kapasitansi. Jika kita memberi nilai kita akan mengetahui frekuensi cutoff.

Perhitungan Tegangan Output

Mari kita lihat gambar pertama rangkaian dimana 1 resistor dan satu kapasitor digunakan untuk membentuk sebuah rangkaian High pass filter atau RC.

Ketika sinyal DC diterapkan di seluruh rangkaian, itu adalah resistansi rangkaian yang menciptakan penurunan ketika arus mengalir. Tetapi dalam kasus sinyal AC, itu bukan resistansi tetapi impedansi bertanggung jawab atas penurunan tegangan, yang juga diukur dalam Ohm.

Pada rangkaian RC ada dua hal yang bersifat resistif. Salah satunya adalah resistansi dan yang lainnya adalah reaktansi kapasitif dari kapasitor. Jadi, kita perlu mengukur reaktansi kapasitif dari kapasitor terlebih dahulu karena diperlukan untuk menghitung impedansi rangkaian.

Oposisi resistif pertama adalah reaktansi kapasitif, rumusnya adalah: -

Xc = 1 / 2πfC

Output dari rumus ini akan berada dalam Ohm, karena Ohm adalah unit reaktansi kapasitif karena merupakan oposisi berarti Resistansi.

Oposisi kedua adalah resistor itu sendiri. Nilai resistor juga merupakan hambatan.

Jadi, dengan menggabungkan kedua oposisi ini kita akan mendapatkan resistansi total yaitu impedansi pada rangkaian RC (AC signal input).

Impedansi menunjukkan Z

Rumusnya adalah: -

Seperti yang telah dibahas sebelumnya pada frekuensi rendah reaktansi kapasitor terlalu tinggi sehingga bertindak sebagai rangkaian terbuka, reaktansi kapasitor adalah Infinity pada frekuensi rendah sehingga menghalangi sinyal. Penguatan keluaran adalah 0 pada saat itu, dan karena blok tegangan keluaran tetap 0 sampai frekuensi cut-off tercapai.

Namun pada frekuensi tinggi akan terjadi sebaliknya reaktansi kapasitor terlalu rendah sehingga bertindak sebagai hubung singkat, reaktansi kapasitor adalah 0 pada frekuensi tinggi sehingga melewatkan sinyal. Penguatan keluaran adalah 1 pada saat itu, yaitu keadaan penguatan Persatuan dan karena penguatan satuan tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan setelah frekuensi pemutusan tercapai.

Contoh dengan Perhitungan

Seperti yang sudah kita ketahui apa yang sebenarnya terjadi di dalam rangkaian dan Bagaimana cara mengetahui nilainya. Mari pilih nilai-nilai praktis.

Mari kita ambil nilai paling umum dalam resistor dan kapasitor, 330k dan 100pF. Kami memilih nilai karena tersedia secara luas dan lebih mudah dihitung.

Mari kita lihat apa yang akan menjadi frekuensi cut-off dan apa yang akan menjadi tegangan Output.

Frekuensi Cut off adalah: -

Dengan menyelesaikan persamaan ini frekuensi cut-off adalah 4825Hz atau 4,825Khz.

Mari kita lihat apakah itu benar atau tidak…

Ini adalah contoh sirkuit.

Seperti respon frekuensi yang dijelaskan sebelumnya bahwa pada frekuensi cut-off, dB akan

 -3dB, Terlepas dari frekuensinya. Kami akan mencari -3dB pada sinyal keluaran dan melihat apakah itu 4825Hz (4.825Khz) atau tidak.

Berikut adalah respon frekuensinya: -

Seperti yang dapat kita lihat respon Frekuensi (Juga disebut sebagai Bode Plot) kita mengatur kursor pada -3.03dB dan mendapatkan Frekuensi Bandwidth 4.814KHz.

Pergeseran fasa

Phase Angle menunjukkan φ (Phi) akan berada pada output + 45 pada sinyal input, pada frekuensi -3dB atau Cut-Off.

Sesuai dengan respon Frekuensi dari filter yang menunjukkan kepada kita bahwa ia dapat melewatkan semua sinyal di atas frekuensi cut-off hingga tak terbatas. Itu hanya praktik teoritis. Dalam dunia praktis dan nyata, passband dibatasi oleh batasan komponen praktis.

Rumus Pergeseran fasa tidak sama dengan filter Low Pass seperti pada filter low pass fasa menjadi negatif, tetapi pada filter high pass merupakan pergeseran fasa positif, sehingga rumusnya menyiratkan sebagai: -

Pergeseran fasa φ = arctan (1 / 2πfRC)

Mari kita lihat kurva pergeseran fasa dari rangkaian: -

Ini adalah Pergeseran fasa rangkaian, digunakan sebagai contoh praktis.

Mari Cari tahu nilai pergeseran fasa pada frekuensi cut-off: -

Kami mengatur kursor pada +45 dan mendapatkan hasil frekuensi cut-off 4.82KHz.

Konstanta waktu

Seperti yang telah kita pelajari sebelumnya tentang pergeseran fasa dan respons frekuensi, kapasitor mendapat efek pengisian dan pengosongan dari frekuensi sinyal input. Efek pengisian dan pemakaian ini adalah Time Constant yang diartikan sebagai τ (Tau). Ini juga terkait dengan frekuensi cut-off.

Bagaimana?

τ = RC = 1 / 2πfc

Kadang-kadang kita perlu mengetahui frekuensi cut-off ketika kita memiliki nilai konstanta waktu dalam kasus seperti itu mengubah rumus kita dapat dengan mudah mendapatkan bahwa: -

fc = 1 / 2πRC

Dimana RC = τ

fc = 1 / 2πτ

Pengaruh Konstanta Waktu dalam High Pass Filter:

Filter High Pass adalah Diferensiator. Jika kita memberi makan Gelombang Persegi dan memberikannya pada domain waktu yang tepat, bentuk gelombang keluaran dari filter menghasilkan lonjakan atau pulsa durasi pendek, Teori Arus AC : Apa itu Arus AC dan Perbedaan dengan Arus DC  

Jika konstanta waktu pendek maka filter akan menghasilkan gelombang persegi yang terdiferensiasi. Kita dapat membedakan sinyal menggunakan properti High Pass Filter ini.

Filter akses rendah Orde Kedua: Rumus, Perhitungan, dan Kurva Frekuensi

Ketika dua urutan pertama rangkaian tahap RC low pass mengalir bersama-sama itu disebut sebagai filter urutan kedua karena ada dua jaringan tahap RC.

Berikut sirkuitnya: -

Ini adalah Filter High Pass orde dua. CAPACITOR dan RESISTOR adalah urutan pertama dan CAPACITOR1 dan RESISTOR1 adalah urutan kedua. Bertumpuk bersama-sama mereka membentuk filter high pass urutan kedua.

Filter orde dua memiliki peran kemiringan 2 x + 20dB / dekade atau + 40dB (12dB / oktaf).

Berikut adalah kurva responnya: -

Kemiringannya adalah + 20dB / Dekade dan yang merah pada keluaran akhir yang memiliki kemiringan + 40dB / Dekade.

Ini akan menghitung frekuensi cut-off dari rangkaian high pass orde-2 kedua.

Sama seperti filter Low Pass, tidak begitu baik untuk mengalirkan dua filter High Pass pasif karena impedansi dinamis dari setiap urutan filter mempengaruhi jaringan lain di sirkuit yang sama.

Aplikasi

Low pass filter adalah rangkaian yang banyak digunakan dalam elektronik.

Berikut adalah beberapa aplikasi: -

1. Penerima audio dan Equalizer
2. Sistem kontrol musik dan modulasi frekuensi Treble.
3. Generator Fungsi
4. Televisi Sinar Katoda dan Osiloskop.
5. Generator Gelombang Persegi dari gelombang Segitiga.
6. Generator Pulsa.
7. Ramp to Step Generator.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini