Ein Filter des hohen Passes (HPF) ist ein elektronischer Filter, der Hochfrequenzsignale passiert, aber verdünnt (reduziert den Umfang) Signale mit Frequenzen tiefer als die Abkürzungsfrequenz. Der wirkliche Betrag der Verdünnung für jede Frequenz ändert sich vom Filter bis Filter. Ein Filter des hohen Passes wird gewöhnlich als ein geradliniges Zeit-Invariant System modelliert. Es wird manchmal einen dekolletierten Filter oder Basskürzungsfilter genannt. Filter des hohen Passes haben vielen Nutzen wie blockierender Gleichstrom aus dem Schaltsystem, das zu durchschnittlichen Nichtnullstromspannungen oder RF Geräten empfindlich ist. Sie können auch in Verbindung mit einem Filter des niedrigen Passes verwendet werden, um ein Bandfilter zu machen.

Erste Ordnung dauernd-malige Durchführung

Die einfache erste Ordnung elektronischer in der Abbildung 1 gezeigter Filter des hohen Passes wird durch das Stellen einer Eingangsstromspannung über die Reihe-Kombination eines Kondensators und eines Widerstands und das Verwenden der Stromspannung über den Widerstand als eine Produktion durchgeführt. Das Produkt des Widerstands und der Kapazität (R×C) ist die unveränderliche Zeit (&tau); es ist zur Abkürzungsfrequenz f umgekehrt proportional, an dem die Produktionsmacht Hälfte der Eingangsmacht ist. Das, ist

:

wo f im Hertz ist, ist τ in Sekunden, R ist in Ohm, und C ist in Farad.

Abbildung 2 zeigt eine aktive elektronische Durchführung eines Filters des hohen Passes der ersten Ordnung mit einem betrieblichen Verstärker. In diesem Fall hat der Filter einen passband Gewinn von-R/R und hat eine Eckfrequenz von

:

Weil dieser Filter aktiv ist, kann er Nichteinheit passband Gewinn haben. D. h. Hochfrequenzsignale werden umgekehrt und durch R/R verstärkt.

Verwirklichung der diskreten Zeit

Filter des hohen Passes der diskreten Zeit können auch entworfen werden. Filterdesign der diskreten Zeit ist außer dem Spielraum dieses Artikels; jedoch kommt ein einfaches Beispiel aus der Konvertierung des dauernd-maligen Filters des hohen Passes oben zu einer Verwirklichung der diskreten Zeit. D. h. das dauernd-malige Verhalten kann discretized sein.

Vom Stromkreis in der Abbildung 1 oben, gemäß den Gesetzen von Kirchoff und der Definition der Kapazität:

:

V_ {\\Text} (t) = ich (t) \, R &\\Text {(V) }\\\

Q_c (t) = C \, \left (V_ {\\Text {in}} (t) - V_ {\\Text} (t) \right) &\\Text {(Q) }\\\

Ich (t) = \frac {\\operatorname {d} Q_c} {\\operatorname {d} t\&\\Text {(I) }\

\end {Fälle} </Mathematik>

wo die Anklage ist, die im Kondensator in der Zeit versorgt ist. Wenn sie Gleichung (Q) in die Gleichung (I) und dann einsetzt, gibt Gleichung (I) in die Gleichung (V):

:

Diese Gleichung kann discretized sein. Für die Einfachheit, nehmen Sie an, dass Proben des Eingangs und der Produktion an durch die Zeit rechtzeitig getrennten Punkten gleichmäßig unter Drogeneinfluss genommen werden. Lassen Sie die Proben, durch die Folge vertreten und gelassen werden, durch die Folge vertreten zu werden, die denselben Punkten rechtzeitig entsprechen. Das Bilden dieser Ersetzungen:

:Und Umordnen von Begriffen gibt die Wiederauftreten-Beziehung:

D. h. diese Durchführung der diskreten Zeit eines einfachen dauernd-maligen RC-Filters des hohen Passes ist

:

Definitionsgemäß. Der Ausdruck für den Parameter gibt die gleichwertige Zeit nach, die in Bezug auf die ausfallende Periode unveränderlich ist und:

:

Wenn, dann die Zeit unveränderlich gleich der ausfallenden Periode. Wenn, dann bedeutsam kleiner ist als der ausfallende Zwischenraum, und.

Algorithmische Durchführung

Die Filterwiederauftreten-Beziehung stellt eine Weise zur Verfügung, die Produktionsproben in Bezug auf die Eingangsproben und die vorhergehende Produktion zu bestimmen. Der folgende Pseudocodealgorithmus wird die Wirkung eines Filters des hohen Passes auf einer Reihe von Digitalproben vortäuschen:

//Geben Sie RC-Filterproduktionsproben des hohen Passes, gegeben Eingangsproben, zurück

//Zeitabstand dt, und Zeit unveränderliche FERNSTEUERUNG

fungieren Sie highpass (echt [0.. n] x, echter dt, echte FERNSTEUERUNG)

var echt [0.. n] y

var echter α: = FERNSTEUERUNG / (FERNSTEUERUNG + dt)

y [0]: = x [0] weil ich von 1 bis n

y [ich]: = α * y [i-1] + α * (x [ich] - x [i-1])

geben Sie y zurück

Die Schleife, die jede der Produktionen berechnet, kann refactored in die Entsprechung sein:

weil ich von 1 bis n

y [ich]: = α * (y [i-1] + x [ich] - x [i-1])

Jedoch zeigt die frühere Form, wie der Parameter α den Einfluss der vorherigen Produktion und aktuellen Änderung im Eingang ändert. In der besonderen Einzelheit,

• Ein großer α deutet an, dass die Produktion sehr langsam verfallen wird, aber auch stark unter Einfluss sogar kleiner Änderungen im Eingang sein wird. Durch die Beziehung zwischen Parameter α und Zeit, die oben unveränderlich ist, entspricht ein großer α einem großen und deshalb einer niedrigen Eckfrequenz des Filters. Folglich entspricht dieser Fall einem Filter des hohen Passes mit einem sehr schmalen Halt-Band. Weil es durch kleine Änderungen aufgeregt ist und dazu neigt, seine vorherigen Produktionswerte seit langem zu halten, kann es relativ niedrige Frequenzen passieren. Jedoch werden ein unveränderlicher Eingang (d. h., ein Eingang mit) immer zur Null verfallen, wie mit einem Filter des hohen Passes mit einem großen erwartet würde.
• Ein kleiner α deutet an, dass die Produktion schnell verfallen wird und große Änderungen im Eingang verlangen wird (d. h., ist groß), die Produktion zu veranlassen, sich viel zu ändern. Durch die Beziehung zwischen Parameter α und Zeit, die oben unveränderlich ist, entspricht ein kleiner α einem kleinen und deshalb einer hohen Eckfrequenz des Filters. Folglich entspricht dieser Fall einem Filter des hohen Passes mit einem sehr breiten Halt-Band. Weil es groß verlangt (d. h., schnell) ändert sich und neigt dazu, seine vorherigen Produktionswerte schnell zu vergessen, es kann nur relativ hohe Frequenzen passieren, wie mit einem Filter des hohen Passes mit einem kleinen erwartet würde.

Anwendungen

Audio-

Filter des hohen Passes haben viele Anwendungen. Sie werden als ein Teil einer Audioüberkreuzung verwendet, um hohe Frequenzen zu einem Hochtöner zu leiten, während man Basssignale verdünnt, die, oder Schaden, der Sprecher stören konnten. Wenn solch ein Filter in ein Lautsprecher-Kabinett eingebaut wird, ist es normalerweise ein passiver Filter, der auch einen Filter des niedrigen Passes für den Tieftonlautsprecher einschließt und so häufig sowohl einen Kondensator als auch Induktor verwendet (obwohl sehr einfache Filter des hohen Passes für Hochtöner aus einem Reihe-Kondensator und nichts anderem bestehen können). Eine Alternative, die guten Qualitätston ohne Induktoren zur Verfügung stellt (die für die parasitische Kopplung anfällig sind, sind teuer, und kann bedeutenden inneren Widerstand haben) soll Bi-Erweiterung mit aktiven RC-Filtern oder aktiven Digitalfiltern mit getrennten Macht-Verstärkern für jeden Lautsprecher verwenden. Solcher niedriger Strom und Linienniveau-Überkreuzungen der niedrigen Stromspannung werden aktive Überkreuzungen genannt.

Poltern-Filter sind Filter des hohen Passes, die auf die Eliminierung von unerwünschten Tönen in der Nähe vom niedrigeren Ende der hörbaren Reihe oder unten angewandt sind. Zum Beispiel können Geräusche (z.B, Schritte oder Motorgeräusche von Rekordspielern und Band-Decks) entfernt werden, weil sie unerwünscht sind oder den RIAA Gleichungsstromkreis des Voramperes überladen können.

Filter des hohen Passes werden auch für die AC Kopplung an den Eingängen von vielen Audioverstärkern verwendet, für die Erweiterung von Gleichstrom-Strömen zu verhindern, die dem Verstärker schaden, den Verstärker von headroom berauben, und überflüssige Hitze an der Lautsprecher-Stimmenrolle erzeugen können. Ein Verstärker, das berufliche Audiomodell DC300, das von Crown International gemacht ist, die in den 1960er Jahren beginnt, hatte hohen Pass nicht, der überhaupt durchscheint und konnte verwendet werden, um das Gleichstrom-Signal einer allgemeinen 9-Volt-Batterie am Eingang zu verstärken, um 18-Volt-Gleichstrom in einem Notfall zu liefern, um Konsole-Macht zu mischen. Jedoch ist das grundlegende Design dieses Modells durch neuere Designs wie die Krone-Makrotechnologie-Reihe entwickelt gegen Ende der 1980er Jahre ersetzt worden, die 10-Hz-hohen Pass eingeschlossen haben, der auf den Eingängen und dem schaltbaren 35-Hz-hohen Pass durchscheint, der auf den Produktionen durchscheint. Ein anderes Beispiel ist die QSC PLX Audioverstärker-Reihe, die einen inneren 5-Hz-Filter des hohen Passes einschließt, der auf die Eingänge angewandt wird, wann auch immer die fakultativen 50 und 30 Hz-Filter des hohen Passes abgedreht werden.

Sich vermischende Konsolen schließen häufig hohen Pass ein, der an jedem Kanalstreifen durchscheint. Einige Modelle haben festen Hang, Filter des hohen Passes der festen Frequenz an 80 oder 100 Hz, das beschäftigt sein kann; andere Modelle haben 'sweepable HPF' — ein Filter des hohen Passes des festen Hangs, der innerhalb einer angegebenen Frequenzreihe, solcher als von 20 bis 400 Hz auf dem Midas Erbe 3000, oder 20 bis 20,000 Hz auf Yamaha M7CL sich vermischende Digitalkonsole gesetzt werden kann. Veteransystemingenieur und lebender gesunder Mixer Bruce Main empfiehlt, dass Filter des hohen Passes für die meisten Mixer-Eingangsquellen, abgesehen von denjenigen wie Stoß-Trommel, Bassgitarre und Klavier, Quellen beschäftigt sind, die nützliche niedrige Frequenztöne haben werden. Main schreibt, dass DI Einheit eingibt (im Vergleich mit Mikrofon-Eingängen), brauchen hohen Pass nicht, der durchscheint, weil sie der Modulation durch die niederfrequente Bühne nicht unterworfen sind, waschen sich — niedrige Frequenz lässt Ankunft aus den Subwoofern oder der öffentlichen Lautsprecheranlage und Verpackung ringsherum zur Bühne erklingen. Main zeigt an, dass Filter des hohen Passes für Richtungsmikrofone allgemein verwendet werden, die eine Nähe-Wirkung — eine niederfrequente Zunahme für sehr nahe Quellen haben. Diese niedrige Frequenzzunahme verursacht allgemein Probleme bis zu 200 oder 300 Hz, aber Main bemerkt, dass er Mikrofone gesehen hat, die aus einem 500-Hz-HPF einen Nutzen ziehen, der auf der Konsole untergeht.

Image

Hoher Pass und Filter des niedrigen Passes werden auch im Digitalimage verwendet, das in einer Prozession geht, um Bildmodifizierungen, Erhöhungen, die Geräuschverminderung usw. mit Designs durchzuführen, die entweder im Raumgebiet oder im Frequenzgebiet getan sind.

Ein Filter des hohen Passes, wenn die Bildaufbereitungssoftware ein nicht hat, kann durch das Kopieren der Schicht, das Stellen eines Gaussian-Makels getan werden, das Umkehren und dann Mischen mit der ursprünglichen Schicht mit einer Undurchsichtigkeit (sagen Sie 50 %) mit der ursprünglichen Schicht.

Die unscharfe Maskierung, oder das Schärfen, die in der Bildredigieren-Software verwendete Operation sind ein Filter der hohen Zunahme, eine Generalisation des hohen Passes.

Siehe auch

• DSL Filter

Filter des Band-Halts

• Bandfilter
• NeigungsT-Stück

Filter des niedrigen Passes

Außenverbindungen

• Allgemeine Impuls-Antworten

ECE 209: Rezension von Stromkreisen als LTI Systeme - Kurze Zündvorrichtung auf der mathematischen Analyse von (elektrischen) LTI Systemen.

• ECE 209: Quellen der Phase-Verschiebung - Geben eine intuitive Erklärung der Quelle der Phase-Verschiebung in einem Filter des hohen Passes. Auch prüft einfache passive LPF-Übertragungsfunktion mittels der trigonometrischen Identität nach.