ہائی پاس فلٹر کیا ہے؟ سرکٹ ڈایاگرام ، خصوصیات اور درخواستیں

ایک دور تھا جہاں دوری کے مقامات پر ٹیلیفون کال کرتے وقت کسی کو اپنا منہ ٹرانسمیٹر کے قریب رکھنا پڑتا تھا ، بہت آہستہ اور بہت اونچی آواز میں بولنا پڑتا تھا تاکہ اس پیغام کو دوسرے سرے پر شخص واضح طور پر سن سکے۔ آج ، ہم اعلی معیار کی قراردادوں کے ذریعے دنیا بھر میں ویڈیو کال بھی کرسکتے ہیں۔ ٹکنالوجی کی اتنی زبردست ترقی کا راز پوشیدہ ہے برقی فلٹر نظریہ اور ٹرانسمیشن لائن تھیوری . برقی فلٹرز سرکٹس ہیں جو صرف غیر منتخب شدہ تعدد کے بینڈ کو منتقل کرتے ہیں جبکہ دوسری ناپسندیدہ تعدد کو کم کرتے ہیں۔ ایسے فلٹرز میں سے ایک ہے ہائی پاس فلٹر .

ہائی پاس فلٹر کیا ہے؟

ہائی پاس فلٹر کی تعریف ایک فلٹر ہے جو صرف ان اشاروں کو منتقل کرتا ہے جن کی تعدد کٹ آف تعدد سے زیادہ ہے اور اس طرح کم تعدد کے سگنلوں کو کم کرتا ہے۔ کٹ آف فریکونسی کی قیمت فلٹر کے ڈیزائن پر منحصر ہے۔

ہائی پاس فلٹر سرکٹ

بنیادی ہائی پاس فلٹر ایک سیریز کے ذریعہ بنایا گیا ہے کاپاکیٹر اور ریزٹر . جبکہ ان پٹ سگنل کا اطلاق ہوتا ہے سندارتر ، پیداوار بھر میں تیار کیا جاتا ہے مزاحم .

ہائی پاس فلٹر سرکٹ

سرکٹ کے اس انتظام میں ، کمپاکیٹر کو کم تعدد پر بہت زیادہ رد عمل آتا ہے لہذا یہ کم فریکوئنسی ان پٹ سگنلز کے اوپن سرکٹ کے طور پر کام کرتا ہے جب تک کہ کٹ آف تعدد ‘ایف سی’ نہ آجائے۔ فلٹر کٹ آف تعدد کی سطح سے نیچے کے تمام اشاروں کو کم کرتا ہے۔ مندرجہ بالا تعدد میں کاپاکیٹر کا تعدد کی سطح کا رد عمل کم ہوجاتا ہے اور یہ ان تعدد کو شارٹ سرکٹ کے طور پر کام کرتا ہے جس کی وجہ سے وہ براہ راست آؤٹ پٹ میں گزر سکتا ہے۔

غیر فعال آر سی ہائی پاس فلٹر

مذکورہ بالا ہائی پاس فلٹر کو بھی جانا جاتا ہے غیر فعال آر سی ہائی پاس فلٹر چونکہ سرکٹ صرف استعمال کرکے بنایا گیا ہے غیر فعال عنصر . فلٹر کے کام کرنے کیلئے بیرونی طاقت کو استعمال کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ یہاں کاپاکیٹر رد عمل کا عنصر ہے اور ریزٹر میں آؤٹ پٹ تیار ہوتا ہے۔

اعلی پاس فلٹر کی خصوصیات

جب ہم بات کرتے ہیں کٹ آف تعدد ہم اس نقطہ کا حوالہ دیتے ہیں فلٹر کے تعدد ردعمل جہاں فائدہ 50 to کے برابر ہوتا ہے سگنل کی چوٹی حاصل ہوتی ہے۔ i.e. اعلی درجے کی 3dB ہائی پاس فلٹر میں تعدد میں اضافے کے ساتھ فائدہ بڑھتا ہے۔

ہائی پاس فلٹر فریکوئینسی وکر

یہ کٹ آف فریکونسی ایف سی سرکٹ کی R اور C اقدار پر منحصر ہے۔ یہاں ٹائم مستقل τ = RC ، کٹ آف فریکونسی وقت مستقل کے متناسب متناسب ہے۔

کٹ آف فریکونسی = 1 / 2πRC

سرکٹ حاصل کی طرف سے دیا جاتا ہے اے وی = ووٹ / ون

.i.e. اے وی = (ووٹ) / (وی ان) = آر / √ (آر^دو+ ایکس سی^دو) = آر / زیڈ

کم تعدد پر f: ایکس سی → ∞ ، ووٹ = 0

اعلی تعدد میں F: ایکس سی → 0 ، ووٹ = ون

ہائی پاس فلٹر فریکوئینسی رسپانس یا ہائی پاس فلٹر بوڈ پلاٹ

ہائی پاس فلٹر میں ، کٹ آف فریکونسی ‘ایف سی’ کے نیچے پڑی تمام تعدد کو کم کردیا جاتا ہے۔ اس کٹ فری فریکونسی پوائنٹ پر ہمیں 3dB حاصل ہوتا ہے اور اس مقام پر سندارتر اور ریزٹر قدروں کا رد عمل ایک جیسے ہوگا۔ i.e. آر = ایکس سی۔ حاصل کے طور پر حساب کیا جاتا ہے

حاصل (dB) = 20 لاگ (Vout / Vin)

اعلی پاس فلٹر وکر کی ڈھال +20 d B / دہائی ہے۔ i.e. کٹ آف تعدد کی سطح کو گزرنے کے بعد ، سرکٹ کا آؤٹ پٹ جواب 0 سے ون تک 2020 DB کی دہائی میں بڑھتا ہے جو فی آکٹیو میں 6 ڈی بی اضافہ ہے

ہائی پاس فلٹر فریکوئینسی رسپانس

ابتدائی نقطہ سے کٹ آف تعدد نقطہ تک کا خطہ اسٹاپ بینڈ کے نام سے جانا جاتا ہے کیونکہ کسی بھی تعدد کو گزرنے کی اجازت نہیں ہے۔ کٹ آف تعدد نقطہ کے اوپر کا خطہ۔ یعنی -3 ڈی بی پوائنٹ کو کے طور پر جانا جاتا ہے پاس بینڈ . کٹ آف تعدد پر ، پوائنٹ آؤٹ پٹ وولٹیج کا طول و عرض ان پٹ وولٹیج کا 70.7٪ ہوگا۔

یہاں فلٹر کی بینڈوتھ تعدد کی قدر کی نشاندہی کرتا ہے جہاں سے سگنل گزرنے کی اجازت ہے۔ مثال کے طور پر ، اگر ہائی پاس فلٹر کی بینڈوتھ 50 کلو ہرٹز کے طور پر دی جاتی ہے تو اس کا مطلب ہے کہ 50 کلو ہرٹز سے لامحدود تک صرف تعدد ہی گزرنے کی اجازت ہے۔

کٹ آف تعدد پر آؤٹ پٹ سگنل کا مرحلہ زاویہ +450 ہے۔ ہائی پاس فلٹر کے فیز شفٹ کا حساب لگانے کا فارمولا ہے

∅ = آرکٹان ⁡ (1 / 2πfRC)

فیز شفٹ وکر

عملی استعمال میں ، فلٹر کا آؤٹ پٹ رسپانس انفینٹی تک نہیں بڑھتا ہے۔ فلٹر عناصر کی برقی خصوصیت فلٹر کے ردعمل کی حد کو لاگو کرتی ہے۔ فلٹر کے اجزاء کا مناسب انتخاب کرکے ، ہم گھٹ جانے والی تعدد کی حد ، گزرنے کی حد وغیرہ کو ایڈجسٹ کرسکتے ہیں…

اوپ امپ کا استعمال کرتے ہوئے ہائی پاس فلٹر

غیر فعال فلٹر عناصر کے ساتھ اس ہائی پاس فلٹر میں ، ہم شامل کرتے ہیں اختیاری سرکٹ میں لامحدود آؤٹ پٹ رسپانس حاصل کرنے کے بجائے ، یہاں کھلے لوپ کے ذریعہ آؤٹ پٹ جواب محدود ہے آپٹ امپ کی خصوصیات . لہذا یہ فلٹر ایک کے طور پر کام کرتا ہے بینڈ پاس فلٹر کٹ آف فریکوئنسی کے ساتھ جس کی وضاحت بینڈوتھ کے ذریعہ کی جاتی ہے اور آپپی امپ کی خصوصیات حاصل ہوتی ہیں۔

اوپ امپ کا استعمال کرتے ہوئے ہائی پاس فلٹر

اوپی امپ کا کھلی لوپ وولٹیج حاصل کرنا بینڈوتھ کی حد کی حیثیت سے کام کرتا ہے یمپلیفائر . ان پٹ فریکوینسی میں اضافے کے ساتھ یمپلیفائر کا فائدہ 0 DB تک کم ہوجاتا ہے۔ سرکٹ کا ردعمل غیر فعال ہائی پاس فلٹر کے مترادف ہے لیکن یہاں پر آپٹ امپ کا حصول آؤٹ پٹ سگنل کی وسعت کو بڑھا دیتا ہے۔

فلٹر کا فائدہ نان الورٹنگ آپٹ امپ کا استعمال بذریعہ دیا گیا ہے:

اے وی = ووٹ / ون = (آف (ایف / ایف سی)) / √ (1+ (ایف / ایف سی) ^ 2)

جہاں AF فلٹر کا پاس بینڈ حاصل ہے = 1+ (آر 2) / آر 1

f ہرٹج میں ان پٹ سگنل کی فریکوئنسی ہے

ایف سی کٹ آف تعدد ہے

جب کم رواداری مزاحم اور کیپسیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں یہ ہائی پاس ایکٹیو فلٹرز اچھی درستگی اور کارکردگی مہیا کرتے ہیں۔

ایکٹو ہائی پاس فلٹر

آپٹ امپ کا استعمال کرتے ہوئے ہائی پاس فلٹر ایک کے طور پر بھی جانا جاتا ہے فعال اعلی پاس فلٹر کیونکہ غیر فعال عناصر کیپسیٹر اور مزاحم ایک فعال عنصر کے ساتھ ساتھ اوپی امپ سرکٹ میں استعمال ہوتا ہے . اس فعال عنصر کا استعمال کرتے ہوئے ہم فلٹر کی کٹ آف تعدد اور آؤٹ پٹ رسپانس رینج کو کنٹرول کرسکتے ہیں۔

دوسرا آرڈر ہائی پاس فلٹر

اب تک ہم نے جو فلٹر سرکٹس دیکھے ہیں وہ سبھی پہلے آرڈر کے اعلی پاس فلٹرز کے طور پر سمجھے جاتے ہیں۔ دوسرے نمبر میں ہائی پاس فلٹر میں ، RC نیٹ ورک کا ایک اضافی بلاک اس میں شامل کیا جاتا ہے پہلا آرڈر ہائی پاس فلٹر ان پٹ پاتھ پر

دوسرا آرڈر ہائی پاس فلٹر

دوسرا آرڈر ہائی پاس فلٹر کا تعدد جواب پہلے آرڈر ہائی پاس فلٹر کی طرح ہے. لیکن دوسرے آرڈر میں ہائی پاس فلٹر اسٹاپ بینڈ 40dB / دہائی پر پہلے آرڈر فلٹر سے دوگنا ہوگا۔ پہلے اور دوسرے آرڈر کے فلٹرز کو کاسکیڈ کرکے اعلی آرڈر کے فلٹر تشکیل دیئے جاسکتے ہیں۔ اگرچہ آرڈر کی کوئی حد نہیں ہے ، ان کے آرڈر اور درستگی کے ساتھ ساتھ فلٹر کا سائز بھی بڑھ جاتا ہے۔ اگر اعلی ترتیب میں فلٹر R1 = R2 = R3 وغیرہ… اور C1 = C2 = C3 = وغیرہ… تو کٹ آف فریکونسی فلٹر کے آرڈر کے قطع نظر ایک ہی ہوگی۔

دوسرا آرڈر ہائی پاس فلٹر

سیکنڈ آرڈر ہائی پاس ایکٹو فلٹر کی کٹ آف تعدد کے طور پر دیا جاسکتا ہے

ایف سی = 1 / (2π√ (آر 3 آر 4 سی 1 سی 2))

ہائی پاس فلٹر ٹرانسفر فنکشن

جیسے ہی کپیسیٹر کی رکاوٹ بار بار تبدیل ہوتی ہے ، الیکٹرانک فلٹرز کا تعدد پر انحصار ہوتا ہے۔

ایک سندارتر کی پیچیدہ رکاوٹ کے طور پر دیا گیا ہے زیڈ سی = 1 / ایس سی

جہاں ، s = σ + jω ، rad فی سیکنڈ میں ریڈیوں میں کونیی تعدد ہے

سرکٹ کی منتقلی کا کام معیاری سرکٹ تجزیہ تکنیک جیسے استعمال کرکے پایا جاسکتا ہے اوہ کے قانون ، کرچوف کے قانون ، سپر پوزیشن وغیرہ۔ ٹرانسفر فنکشن کی بنیادی شکل مساوات کے ذریعہ دی گئی ہے

H (s) = (am s ^ m + a (m-1) s ^ (m-1) + ⋯ + a0) / (bn s ^ n + b (n-1) s ^ (n-1) + ⋯ + b0)

فلٹر کا آرڈر ڈینومینٹر کی ڈگری سے جانا جاتا ہے۔ قطب اور زیرو مساوات کی جڑیں حل کرکے سرکٹ کو نکالا جاتا ہے۔ فنکشن کی اصل یا پیچیدہ جڑیں ہوسکتی ہیں۔ جس طرح سے یہ جڑیں جہاز کے طیارے میں بنائی جاتی ہیں ، جہاں افقی محور کے ذریعہ oted اور the عمودی محور کے ذریعہ اشارہ کیا جاتا ہے ، سرکٹ کے بارے میں بہت سی معلومات کو ظاہر کرتا ہے۔ اعلی پاس فلٹر کے لئے ، ایک صفر اصل میں واقع ہے۔

H (jω) = Vout / Vin = (-Z2 (jω)) / (Z1 (jω))

= - R2 / (R1 + 1 / jωC)

= -R2 / R1 (1 / (1+ 1 / (jωR1 C))

یہاں H (∞) = R2 / R1 ، حاصل کریں جب ω → ∞

τ = R1 C اور ωc = 1 / (τ) .i.e. =c = 1 / (R1C) کٹ آف تعدد ہے

اس طرح ہائی پاس فلٹر کی منتقلی کا کام بذریعہ دیا جاتا ہے H (jω) = - H (∞) (1 / (1+ 1 / jωτ))

= - H (∞) (1 / (1- (jωc) / ω))

جب ان پٹ فریکوئنسی کم ہے تو Z1 (jω) بڑی ہے ، لہذا آؤٹ پٹ کا ردعمل کم ہے۔

H (jω) = (- H (∞)) / √ (1+ (ωc / ω) ^ 2) = 0 جب ω = 0 H (∞) / √2 جب ω = ω_c

اور H (∞) جب ω = ∞۔ یہاں منفی علامت مرحلے کی شفٹ کی نشاندہی کرتی ہے۔

جب R1 = R2 ، s = jω اور H (0) = 1

لہذا ، ہائی پاس فلٹر H (jω) = jω / (jω + ω_c) کی منتقلی کی تقریب

مکھن مالیت کا ہائی پاس فلٹر

ناپسندیدہ تعدد کو مسترد کرنے کے علاوہ ، ایک مثالی فلٹر میں مطلوبہ تعدد کے لئے یکساں حساسیت بھی ہونی چاہئے۔ اس طرح کا ایک مثالی فلٹر ناقابل عمل ہے۔ لیکن اسٹیفن بٹر نے اپنے مقالے میں 'فلٹر ایمپلیفائرز کے نظریہ پر' یہ ظاہر کیا ہے کہ اس طرح کے فلٹر کو صحیح طول و عرض کے فلٹر عناصر کی تعداد میں اضافہ کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔

مکھن کے قابل فلٹر اس طرح ڈیزائن کیا گیا ہے کہ یہ فلٹر کے پاس بینڈ میں فلیٹ فریکوینسی ردعمل دیتا ہے اور اسٹاپ بینڈ میں صفر کی طرف بڑھتا ہے۔ کی ایک بنیادی پروٹو ٹائپ مکھن کے قابل فلٹر ہے کم پاس ڈیزائن لیکن ترمیم کے ذریعے اعلی پاس اور بینڈ پاس فلٹرز ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔

جیسا کہ ہم نے اوپر دیکھا ہے کہ پہلے آرڈر کے لئے ہائی پاس فلٹر یونٹ حاصل ہے H (jω) = jω / (jω + ω_c)

سیریز میں ن کے اس طرح کے فلٹرز کے لئے H (jω) = (jω / (jω + ω_c)) ^ n جس کے مساوی حل کرنے پر

‘n’ پاس بینڈ اور اسٹاپ بینڈ کے مابین منتقلی کے آرڈر کو کنٹرول کرتا ہے۔ لہذا ترتیب زیادہ ، تیز منتقلی اتنی تیزی سے ، n = ter مکھن مالیت کا فلٹر ایک مثالی ہائی پاس فلٹر بن جاتا ہے۔

اس فلٹر کے سادگی کے نفاذ کے دوران ہم ωc = 1 پر غور کرتے ہیں اور منتقلی کی تقریب کو حل کرتے ہیں

کے لئے s = jω .i.e. H (s) = s / (s + )c) = s / (s + 1) آرڈر 1 کے لئے:

H (s) = s ^ 2 / (s ^ 2 + +s + (^c ^ 2) آرڈر 2 کے لئے

لہذا ہائی پاس فلٹر میں جھرن کی منتقلی کی تقریب ہے

ہائی پاس فلٹر مالیت کے مکھن کا بوڈ پلاٹ

ہائی پاس فلٹر کی درخواستیں

اعلی پاس فلٹر ایپلی کیشنز میں بنیادی طور پر درج ہیں۔

• ان فلٹرز کو اسپیکر میں استعمال کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔
• ہائی پاس فلٹر کا استعمال قابل سماعت حد کے نچلے سرے کے قریب ناپسندیدہ آوازوں کو دور کرنے کے لئے کیا جاتا ہے۔
• کے وسعت کو روکنے کے لئے ڈی سی کرنٹ جو یمپلیفائر کو نقصان پہنچا سکتا ہے ، AC-coupling کے لئے ہائی پاس فلٹرز استعمال کیے جاتے ہیں۔
• میں ہائی پاس فلٹر تصویری پروسیسنگ : تفصیلات کو تیز کرنے کے لئے امیج پروسیسنگ میں ہائی پاس فلٹرز استعمال کیے جاتے ہیں۔ ان فلٹرز کو کسی شبیہہ پر لگانے سے ہم ایک شبیہہ میں تفصیلات کے ہر چھوٹے چھوٹے حص exے کو بڑھا چڑھا کر پیش کر سکتے ہیں۔ لیکن زیادہ مقدار تصویر کو نقصان پہنچا سکتی ہے کیونکہ یہ فلٹرز شبیہہ میں شور کو بڑھا دیتے ہیں۔

مستحکم اور مثالی نتائج حاصل کرنے کے لئے ان فلٹرز کے ڈیزائن میں ابھی بہت ساری پیشرفت باقی ہیں۔ یہ آسان آلات ان میں نمایاں کردار ادا کرتے ہیں مختلف کنٹرول سسٹمز ، خودکار نظام ، شبیہہ اور آڈیو پروسیسنگ۔ کس کا اطلاق ہائی پاس فلٹر کیا تم آ گئے ہو