Фильтр высоких частот — это… Что такое Фильтр высоких частот?

Фильтр верхних частот (ФВЧ) — электронный или любой другой фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала меньше, чем частота среза. Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра.

В отличие от ФВЧ, фильтр низких частот пропускает частоты ниже частоты среза, подавляя высокие частоты.

Термины «высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.

Пример реализации

Пассивный аналоговый фильтр высоких частот первого порядка, реализованный в виде RC-цепочки

Простейший электронный фильтр верхних частот состоит из одного резистора и конденсатора. Произведение сопротивления на ёмкость (R×C) является постоянной времени для такого фильтра, которая обратно пропорциональна частоте среза в герцах.

Приложения

Подобный фильтр используется для выделения высоких частот из сигнала и часто используется в обработке аудиосигналов, например в кроссоверах. Ещё одно важное применение фильтра высоких частот — устранение постоянной составляющей сигнала, для чего частоту среза выбирают очень низкой.

Высокочастотные фильтры используются в обработке изображений для того, чтобы осуществлять преобразования в частотной области (например, для определения границ (англ. Edge detection)).

При включении фильтра высоких частот последовательно с фильтром низких частот получается полосовой фильтр, предназначенный для выделения из сигнала определённой полосы частот или режекторный фильтр, предназначенный для подавления определённой полосы частот.

См. также

Ссылки

Фильтр верхних частот — это… Что такое Фильтр верхних частот?

Фильтр верхних частот (ФВЧ) — электронный или любой другой фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала ниже частоты среза. Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра.

Термины «высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.

Пример реализации

Пассивный аналоговый фильтр верхних частот первого порядка, реализованный в виде RC-цепочки

Простейший электронный фильтр верхних частот состоит из последовательно соединённых конденсатора и резистора. Конденсатор пропускает лишь переменный ток, а выходное напряжение снимается с резистора. Произведение сопротивления на ёмкость (R×C) является постоянной времени для такого фильтра, которая обратно пропорциональна частоте среза в герцах:

Применения

Подобный фильтр используется для выделения высоких частот из сигнала и часто используется в обработке аудиосигналов, например в кроссоверах. Ещё одно важное применение фильтра верхних частот — устранение лишь постоянной составляющей сигнала (см. Ёмкостная связь (англ.)русск.), для чего частоту среза выбирают достаточно низкой.

Фильтры верхних частот используются в простых бестрансформаторных конденсаторных преобразователях напряжения для понижения напряжения переменного тока. К недостаткам таких преобразователей относится их высокая чувствительность к импульсным помехам в источнике переменного тока, а также зависимость выходного напряжения от импеданса нагрузки

[1].

Фильтры верхних частот используются в обработке изображений для того, чтобы осуществлять преобразования в частотной области (например, для выделения границ).

Используется также последовательное включение фильтра верхних частот с фильтром нижних частот (ФНЧ). Если при этом частота среза ФВЧ меньше, чем частота среза ФНЧ (то есть, имеется диапазон частот, в котором оба фильтра пропускают сигнал), получится полосовой фильтр (используется для выделения из сигнала определённой полосы частот).

См. также

Примечания

Ссылки

3. Фильтры верхних частот | 8. Фильтры | Часть2

3. Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот

Принцип работы фильтров верхних частот противоположен принципу работы фильтров нижних частот: они эффективно пропускают частотный спектр сигнала выше некоторой частоты (частоты среза), и уменьшают (подавляют) частоты сигнала ниже этой частоты. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что конструкции индуктивного и емкостного фильтров верхних частот противоположны соответствующим конструкциям фильтров нижних частот:

Емкостной фильтр верхних частот

С уменьшением частоты импеданс конденсатора возрастает. Этот высокий импеданс, при последовательном включении, блокирует низкочастотные сигналы от поступления на нагрузку. Проверить данное утверждение можно при помощи SPICE анализа:

capacitive highpass filter    
v1 1 0 ac 1 sin 
c1 1 2 0.5u     
rload 2 0 1k    
.ac lin 20 1 200
.plot ac v(2)   
.end   

 

Индуктивный фильтр верхних частот

С уменьшением частоты импеданс катушки индуктивности уменьшается. Этот низкий импеданс, при параллельном включении с сопротивлением нагрузки, имеет тенденцию «закорачивать» низкочастотные сигналы, пропуская большую часть напряжения через последовательный резистор R₁.

 

inductive highpass filter  
v1 1 0 ac 1 sin 
r1 1 2 200      
l1 2 0 100m     
rload 2 0 1k    
.ac lin 20 1 200
.plot ac v(2)   
.end    

 

На этот раз конструкция емкостного фильтра верхних частот является самой простой, для ее изготовления нужен всего один компонент — конденсатор. И опять же, конденсаторы являются более «чистыми» реактивными компонентами, чем катушки индуктивности, а следовательно, их использование в конструкции фильтров предпочтительнее. Применение индуктивных фильтров верхних частот может создать дополнительные проблемы, поскольку высокие частоты иногда способствуют не совсем адекватному поведению катушек индуктивности (благодаря скин-эффекту и электромагнитным потерям в сердечнике).

Фильтры верхних частот, как и фильтры нижних частот, имеют номинальную частоту среза, при превышении которой величина выходного напряжения увеличивается выше 70,7% по отношению к входному напряжению. Рассчитать частоту среза простого емкостного фильтра верхних частот можно по той же формуле, по которой рассчитывается частота среза простого емкостного фильтра нижних частот:

 

На приведенной в примере схеме нет никакого сопротивления кроме сопротивления нагрузки. Именно это сопротивление мы и будем подставлять в формулу вместо значения R.

Давайте в качестве примера рассмотрим стереосистему. В этой системе конденсатор, соединенный последовательно с высокочастотным динамиком (твиттером), будет служить фильтром верхних частот, налагающим высокий импеданс на низкочастотные сигналы (басы), тем самым предотвращая их поступление на динамик, неэффективный для воспроизведение таких звуков. Катушка индуктивности, соединенная последовательно с низкочастотным динамиком, будет служить фильтром нижних частот, предотвращающим поступление высоких частот на этот динамик. На среднечастотный динамик будет поступать весь спектр частот, производимых стереосистемой. В реальной аппаратуре могут использоваться более сложные схемы фильтров, но для ознакомительных целей изложенного материала вам будет достаточно. Так же примите во внимание, что мы показали вам только один канал стереосистемы (левый или правый). Реальная стереосистема содержит 6 динамиков: 2 НЧ-динамика, 2 СЧ-динамика и 2 ВЧ-динамика.

 

В целях повышения производительности нам неплохо было бы иметь фильтр, способный пропускать на СЧ-динамик все частоты, кроме высоких и низких. Такой фильтр называется полосовым, и его мы рассмотрим в следующей статье.

Фильтр низких частот — это… Что такое Фильтр низких частот?

Фильтр ни́жних часто́т (ФНЧ) — электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

Реализация фильтров нижних частот может быть разнообразной, включая электронные схемы, программные алгоритмы, акустические барьеры, механические системы и т. д.

Примеры фильтров нижних частот

Для звуковых волн твёрдый барьер играет роль фильтра нижних частот — например, в музыке, играющей в другой комнате, легко различимы басы, а высокие частоты отфильтровываются (звук «оглушается»). Точно так же ухом воспринимается музыка, играющая в закрытой машине.

Электронные фильтры нижних частот используются в сабвуферах и других типах звуковых колонок, в системах передачи данных для отфильтровки высокочастотных помех, а также имеют большое число других применений.

Радиопередатчики используют низкочастотные фильтры для блокировки гармонических излучений, которые могут взаимодействовать с низкочастотным полезным сигналом.

Механические низкочастотные фильтры часто используют в контурах непрерывных систем управления в качестве корректирующих звеньев.

В обработке изображений низкочастотные фильтры используются для очистки картинки от шума и создания спецэффектов, а также в сжатии изображений.

Идеальный фильтр нижних частот

Идеальный фильтр нижних частот (sinc-фильтр) полностью подавляет все частоты входного сигнала выше частоты среза и пропускает без изменений все частоты ниже частоты среза. Переходной зоны между частотами полосы подавления и полосы пропускания не существует. Идеальный фильтр нижних частот может быть реализован лишь теоретически с помощью умножения входного сигнала на прямоугольную функцию в частотной области, или, что даёт тот же эффект, свёртки сигнала во временно́й области с sinc-функцией.

Однако такой фильтр практически нереализуем для большинства сигналов, так как sinc-функция имеет ненулевые значения для всех моментов времени вплоть до бесконечности. Его можно использовать только для уже записанных цифровых сигналов либо для идеально периодических сигналов.

Реальные фильтры для приложений реального времени могут лишь приближаться к идеальному фильтру.

Для RC фильтра, применяемого на линейном входе компьютера, обычно используются переменный резистор и конденсатор емкостью около 0,33 мкФ.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Фильтр низких частот — это… Что такое Фильтр низких частот?

Фильтр ни́жних часто́т (ФНЧ) — электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

Реализация фильтров нижних частот может быть разнообразной, включая электронные схемы, программные алгоритмы, акустические барьеры, механические системы и т. д.

Примеры фильтров нижних частот

Для звуковых волн твёрдый барьер играет роль фильтра нижних частот — например, в музыке, играющей в другой комнате, легко различимы басы, а высокие частоты отфильтровываются (звук «оглушается»). Точно так же ухом воспринимается музыка, играющая в закрытой машине.

Электронные фильтры нижних частот используются в сабвуферах и других типах звуковых колонок, в системах передачи данных для отфильтровки высокочастотных помех, а также имеют большое число других применений.

Радиопередатчики используют низкочастотные фильтры для блокировки гармонических излучений, которые могут взаимодействовать с низкочастотным полезным сигналом.

Механические низкочастотные фильтры часто используют в контурах непрерывных систем управления в качестве корректирующих звеньев.

В обработке изображений низкочастотные фильтры используются для очистки картинки от шума и создания спецэффектов, а также в сжатии изображений.

Идеальный фильтр нижних частот

Идеальный фильтр нижних частот (sinc-фильтр) полностью подавляет все частоты входного сигнала выше частоты среза и пропускает без изменений все частоты ниже частоты среза. Переходной зоны между частотами полосы подавления и полосы пропускания не существует. Идеальный фильтр нижних частот может быть реализован лишь теоретически с помощью умножения входного сигнала на прямоугольную функцию в частотной области, или, что даёт тот же эффект, свёртки сигнала во временно́й области с sinc-функцией.

Однако такой фильтр практически нереализуем для большинства сигналов, так как sinc-функция имеет ненулевые значения для всех моментов времени вплоть до бесконечности. Его можно использовать только для уже записанных цифровых сигналов либо для идеально периодических сигналов.

Реальные фильтры для приложений реального времени могут лишь приближаться к идеальному фильтру.

Для RC фильтра, применяемого на линейном входе компьютера, обычно используются переменный резистор и конденсатор емкостью около 0,33 мкФ.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Фильтр низких частот — это… Что такое Фильтр низких частот?

Фильтр ни́жних часто́т (ФНЧ) — электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

Реализация фильтров нижних частот может быть разнообразной, включая электронные схемы, программные алгоритмы, акустические барьеры, механические системы и т. д.

Примеры фильтров нижних частот

Для звуковых волн твёрдый барьер играет роль фильтра нижних частот — например, в музыке, играющей в другой комнате, легко различимы басы, а высокие частоты отфильтровываются (звук «оглушается»). Точно так же ухом воспринимается музыка, играющая в закрытой машине.

Электронные фильтры нижних частот используются в сабвуферах и других типах звуковых колонок, в системах передачи данных для отфильтровки высокочастотных помех, а также имеют большое число других применений.

Радиопередатчики используют низкочастотные фильтры для блокировки гармонических излучений, которые могут взаимодействовать с низкочастотным полезным сигналом.

Механические низкочастотные фильтры часто используют в контурах непрерывных систем управления в качестве корректирующих звеньев.

В обработке изображений низкочастотные фильтры используются для очистки картинки от шума и создания спецэффектов, а также в сжатии изображений.

Идеальный фильтр нижних частот

Идеальный фильтр нижних частот (sinc-фильтр) полностью подавляет все частоты входного сигнала выше частоты среза и пропускает без изменений все частоты ниже частоты среза. Переходной зоны между частотами полосы подавления и полосы пропускания не существует. Идеальный фильтр нижних частот может быть реализован лишь теоретически с помощью умножения входного сигнала на прямоугольную функцию в частотной области, или, что даёт тот же эффект, свёртки сигнала во временно́й области с sinc-функцией.

Однако такой фильтр практически нереализуем для большинства сигналов, так как sinc-функция имеет ненулевые значения для всех моментов времени вплоть до бесконечности. Его можно использовать только для уже записанных цифровых сигналов либо для идеально периодических сигналов.

Реальные фильтры для приложений реального времени могут лишь приближаться к идеальному фильтру.

Для RC фильтра, применяемого на линейном входе компьютера, обычно используются переменный резистор и конденсатор емкостью около 0,33 мкФ.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Фильтр низких частот — это… Что такое Фильтр низких частот?

Фильтр ни́жних часто́т (ФНЧ) — электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

Реализация фильтров нижних частот может быть разнообразной, включая электронные схемы, программные алгоритмы, акустические барьеры, механические системы и т. д.

Примеры фильтров нижних частот

Для звуковых волн твёрдый барьер играет роль фильтра нижних частот — например, в музыке, играющей в другой комнате, легко различимы басы, а высокие частоты отфильтровываются (звук «оглушается»). Точно так же ухом воспринимается музыка, играющая в закрытой машине.

Электронные фильтры нижних частот используются в сабвуферах и других типах звуковых колонок, в системах передачи данных для отфильтровки высокочастотных помех, а также имеют большое число других применений.

Радиопередатчики используют низкочастотные фильтры для блокировки гармонических излучений, которые могут взаимодействовать с низкочастотным полезным сигналом.

Механические низкочастотные фильтры часто используют в контурах непрерывных систем управления в качестве корректирующих звеньев.

В обработке изображений низкочастотные фильтры используются для очистки картинки от шума и создания спецэффектов, а также в сжатии изображений.

Идеальный фильтр нижних частот

Идеальный фильтр нижних частот (sinc-фильтр) полностью подавляет все частоты входного сигнала выше частоты среза и пропускает без изменений все частоты ниже частоты среза. Переходной зоны между частотами полосы подавления и полосы пропускания не существует. Идеальный фильтр нижних частот может быть реализован лишь теоретически с помощью умножения входного сигнала на прямоугольную функцию в частотной области, или, что даёт тот же эффект, свёртки сигнала во временно́й области с sinc-функцией.

Однако такой фильтр практически нереализуем для большинства сигналов, так как sinc-функция имеет ненулевые значения для всех моментов времени вплоть до бесконечности. Его можно использовать только для уже записанных цифровых сигналов либо для идеально периодических сигналов.

Реальные фильтры для приложений реального времени могут лишь приближаться к идеальному фильтру.

Для RC фильтра, применяемого на линейном входе компьютера, обычно используются переменный резистор и конденсатор емкостью около 0,33 мкФ.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.