고역 통과 필터의 작업은 저역 통과 필터의 정반대입니다. 즉, 고주파 신호는 쉽게 통과시키고 저주파 신호는 통과시키기 어렵게 하는 것입니다. 예상할 수 있듯이, 고역 통과 필터의 유도성(아래 그림) 및 용량성(아래 그림) 버전은 각각의 저역 통과 필터 설계와 정반대입니다.
용량성 고역통과 필터.
커패시터의 임피던스
커패시터의 임피던스(위 그림)는 주파수가 감소함에 따라 증가합니다.(아래 그림) 직렬로 연결된 이러한 높은 임피던스는 저주파 신호가 부하에 도달하는 것을 차단하는 경향이 있습니다.
용량성 고역 통과 필터
v1 1 0 ac 1 sin
씨1 1 2 0.5유
rload 2 0 1k
.ac 린 20 1 200
.플롯 ac v(2)
.끝
용량성 고역통과 필터의 응답은 주파수에 따라 증가합니다.
유도성 고역통과 필터.
인덕터의 임피던스
인덕터의 임피던스(위 그림)는 주파수가 감소함에 따라 감소합니다.(아래 그림) 병렬로 연결된 이 낮은 임피던스는 저주파 신호가 부하 저항에 도달하지 못하도록 단락시키는 경향이 있습니다. 결과적으로 대부분의 전압은 직렬 저항 R1에서 떨어집니다.
유도성 고역 통과 필터
v1 1 0 ac 1 sin
r1 1 2 200
l1 2 0 100m
rload 2 0 1k
.ac 린 20 1 200
.플롯 ac v(2)
.끝
유도성 고역통과 필터의 응답은 주파수에 따라 증가합니다.
이번에는 용량성 설계가 가장 간단하여 부하 위에 하나의 구성 요소만 필요합니다. 그리고 다시 말하지만, 인덕터 에 비해 커패시터 의 반응성 순도 는 필터 설계에서 사용하는 것이 유리한 경향이 있으며, 특히 고주파수에서 인덕터가 스킨 효과 와 전자기 코어 손실로 인해 이상하게 동작하는 경우가 많은 고역 통과 필터에서 그렇습니다.
차단 주파수
저역통과 필터와 마찬가지로 고역통과 필터는 정격 차단 주파수를 가지며 , 이 주파수를 넘으면 출력 전압이 입력 전압의 70.7% 이상으로 증가합니다. 용량성 저역통과 필터 회로의 경우와 마찬가지로 용량성 고역통과 필터의 차단 주파수는 동일한 공식으로 찾을 수 있습니다.
예시 회로에서는 부하 저항 외에 저항이 없으므로 이는 공식에서 R의 값입니다.
하이패스필터의 적용
실제 예로 스테레오 시스템을 사용하면, 트위터(고음) 스피커에 직렬로 연결된 커패시터는 고역 통과 필터 역할을 하여 저주파 저음 신호에 높은 임피던스를 부여하고, 이러한 소리를 재생하는 데 비효율적인 스피커에 전력이 낭비되는 것을 방지합니다.
마찬가지로, 우퍼(베이스) 스피커에 직렬로 연결된 인덕터는 특정 스피커가 재생하도록 설계된 저주파에 대한 저역 통과 필터 역할을 합니다.
이 간단한 예제 회로에서, 중음역 스피커는 스테레오 출력의 전체 주파수 스펙트럼에 노출됩니다. 더 정교한 필터 네트워크가 가끔 사용되지만, 이것이 일반적인 아이디어를 제공할 것입니다.
또한 이 스테레오 시스템에서는 하나의 채널(좌우)만 보여드린다는 점을 명심하세요. 실제 스테레오에는 우퍼 2개, 중음역대 2개, 트위터 2개로 총 6개의 스피커가 있습니다.
고역통과 필터는 고주파를 트위터로 보내고, 저역통과 필터는 저주파를 우퍼로 보냅니다.
더 나은 성능을 위해서는 낮은 주파수(저음)와 높은 주파수(고음) 사이의 주파수를 중음역 스피커로 전달할 수 있는 필터 회로가 필요할 수 있습니다. 이렇게 하면 낮은 주파수나 높은 주파수의 신호 전력이 그 소리를 효율적으로 재생할 수 없는 스피커에 낭비되지 않습니다.
우리가 찾고 있는 것은 대역 통과 필터 인데 , 이는 다음 섹션의 주제입니다.
검토:
- 고역통과 필터를 사용하면 소스에서 부하로 고주파 신호를 쉽게 통과시키고, 통과하기 어려운 저주파 신호는 통과시킬 수 있습니다.
- 용량성 고역 통과 필터는 부하와 직렬로 커패시터를 삽입하고, 유도성 고역 통과 필터는 부하와 직렬로 저항을 삽입하고, 병렬로 인덕터를 삽입합니다. 전자의 필터 설계는 원치 않는 주파수 신호를 "차단"하려고 하는 반면, 후자는 이를 단락시키려고 합니다.
- 고역통과필터의 차단 주파수는 출력(부하) 전압이 입력(소스) 전압의 70.7%가 되는 주파수입니다. 차단 주파수 이상에서는 출력 전압이 입력의 70.7%보다 크고, 그 반대도 마찬가지 입니다 .