Filtros de paso alto

La tarea de un filtro de paso alto es exactamente lo opuesto a un filtro de paso bajo:ofrecer un paso fácil de una señal de alta frecuencia y un paso difícil a una señal de baja frecuencia. Como era de esperar, las versiones inductiva (Figura siguiente) y capacitiva (Figura siguiente) del filtro de paso alto son justo lo opuesto a sus respectivos diseños de filtro de paso bajo:

Filtro capacitivo de paso alto.

La impedancia del condensador

La impedancia del capacitor (Figura anterior) aumenta al disminuir la frecuencia. (Figura siguiente) Esta alta impedancia en serie tiende a bloquear las señales de baja frecuencia para que no lleguen a la carga.

 filtro de paso alto capacitivo v1 1 0 ac 1 pecado c1 1 2 0.5u rload 2 0 1k .ac lin 20 1200 .plot ac v (2) .fin 

La respuesta del filtro de paso alto capacitivo aumenta con la frecuencia.

Filtro de paso alto inductivo.

La impedancia del inductor

La impedancia del inductor (Figura anterior) disminuye al disminuir la frecuencia. (Figura siguiente) Esta baja impedancia en paralelo tiende a acortar las señales de baja frecuencia para que no lleguen a la resistencia de carga. Como consecuencia, la mayor parte del voltaje cae a través de la resistencia en serie R1.

 filtro de paso alto inductivo v1 1 0 ac 1 pecado r1 1 2 200 l1 2 0 100m rload 2 0 1k .ac lin 20 1200 .plot ac v (2) .fin 

La respuesta del filtro inductivo de paso alto aumenta con la frecuencia.

Esta vez, el diseño capacitivo es el más simple y requiere solo un componente por encima y más allá de la carga. Y, nuevamente, la pureza reactiva de los capacitores sobre los inductores tiende a favorecer su uso en el diseño de filtros, especialmente con filtros de paso alto donde las altas frecuencias comúnmente hacen que los inductores se comporten de manera extraña debido al efecto piel y las pérdidas del núcleo electromagnético.

Frecuencia de corte

Al igual que con los filtros de paso bajo, los filtros de paso alto tienen una frecuencia de corte nominal. , por encima del cual la tensión de salida aumenta por encima del 70,7% de la tensión de entrada. Al igual que en el caso del circuito de filtro de paso bajo capacitivo, la frecuencia de corte del filtro de paso alto capacitivo se puede encontrar con la misma fórmula:

En el circuito de ejemplo, no hay otra resistencia que la resistencia de carga, por lo que ese es el valor de R en la fórmula.

Aplicación de filtro de paso alto

Utilizando un sistema estéreo como ejemplo práctico, un condensador conectado en serie con el altavoz de agudos (agudos) servirá como filtro de paso alto, imponiendo una alta impedancia a las señales de graves de baja frecuencia, evitando así que esa energía se desperdicie en un altavoz ineficaz para reproducir tales sonidos.

De manera similar, un inductor conectado en serie con el altavoz de graves (woofer) servirá como filtro de paso bajo para las frecuencias bajas que ese altavoz en particular está diseñado para reproducir.

En este circuito de ejemplo simple, el altavoz de rango medio está sujeto al espectro completo de frecuencias de la salida del estéreo. A veces se utilizan redes de filtros más elaboradas, pero esto debería darle una idea general.

También tenga en cuenta que solo le estoy mostrando un canal (ya sea izquierdo o derecho) en este sistema estéreo. Un estéreo real tendría seis altavoces:2 woofers, 2 midranges y 2 tweeters.

El filtro de paso alto enruta las frecuencias altas al tweeter, mientras que el filtro de paso bajo enruta los graves al woofer.

Para un mejor rendimiento aún, nos gustaría tener algún tipo de circuito de filtro capaz de pasar frecuencias que están entre bajas (graves) y altas (agudos) al altavoz de rango medio para que no se desperdicie la potencia de la señal de baja o alta frecuencia. en un altavoz incapaz de reproducir eficazmente esos sonidos.

Lo que estaríamos buscando se llama paso de banda filtro, que es el tema de la siguiente sección.

REVISAR:

• Un filtro de paso alto permite el paso fácil de señales de alta frecuencia de la fuente a la carga y el paso difícil de señales de baja frecuencia.
• Los filtros de paso alto capacitivos insertan un capacitor en serie con la carga; Los filtros inductivos de paso alto insertan una resistencia en serie y un inductor en paralelo con la carga. El primer diseño de filtro intenta "bloquear" la señal de frecuencia no deseada, mientras que el segundo intenta acortarla.
• La frecuencia de corte para un filtro de paso alto es la frecuencia a la que el voltaje de salida (carga) es igual al 70,7% del voltaje de entrada (fuente). Por encima de la frecuencia de corte, la tensión de salida es superior al 70,7% de la entrada y viceversa.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de filtros activos
• Hoja de trabajo de circuitos de filtro pasivo