প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার: সার্কিট, কাজ, প্রকার, স্থানান্তর ফাংশন এবং এর অ্যাপ্লিকেশন

ক উচ্চ পাস ফিল্টার একটি ইলেকট্রনিক ফিল্টার যা একটি নির্দিষ্ট কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির চেয়ে বেশি ফ্রিকোয়েন্সি সহ সিগন্যালকে অনুমতি দেয় এবং সেই কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি থেকে কম ফ্রিকোয়েন্সি দ্বারা সংকেতকে কমিয়ে দেয়। এই ফিল্টারটি লো পাস ফিল্টারের বিপরীত এবং এটি HPF, খাদ-কাট ফিল্টার বা লো-কাট ফিল্টার নামেও পরিচিত। এর সমন্বয় কম পাস ফিল্টার এবং উচ্চ পাস ফিল্টারটি ব্যান্ড পাস ফিল্টার হিসাবে পরিচিত যা শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট পরিসরে ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে অনুমতি দেয়। সার্কিটের ডিজাইনের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন ধরণের হাই-পাস ফিল্টার রয়েছে এবং সেইসাথে ফিল্টার ডিজাইন করার জন্য ব্যবহৃত উপাদানগুলি রয়েছে; সক্রিয় হাই-পাস ফিল্টার, প্যাসিভ HPF, RC HPF, প্রথম-ক্রম HPF, দ্বিতীয়-ক্রম HPF, বাটারওয়ার্থ , চেবিশেভ এবং বেসেল উচ্চ পাস ফিল্টার। এই নিবন্ধটি সংক্ষেপে একটি প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার, এর সার্কিট, কাজ, প্রকার এবং অ্যাপ্লিকেশন ব্যাখ্যা করে।

একটি প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার কি?

কম-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালগুলিকে ব্লক করার সময় শুধুমাত্র উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালগুলিকে পাস করার অনুমতি দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত এক ধরনের ইলেকট্রনিক ফিল্টারকে প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টার বলা হয়। এই ফিল্টারটিকে একটি প্যাসিভ ফিল্টারও বলা হয় কারণ এটির অপারেশনের জন্য বাহ্যিক শক্তির উৎসের প্রয়োজন হয় না এবং এটি একচেটিয়াভাবে আগত সংকেত শক্তির উপর নির্ভর করে।

এই ফিল্টারটি প্যাসিভ উপাদানগুলির সাথে ডিজাইন করা হয়েছে যেমন; প্রতিরোধক, ইন্ডাক্টর এবং ক্যাপাসিটর। এই উপাদানগুলির মানগুলি কেবল ফিল্টারের কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারণ করে, যেখানে এই ফ্রিকোয়েন্সিটি অবরুদ্ধ বা ক্ষয়প্রাপ্ত সংকেতগুলির নীচে থাকে।

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার সার্কিট

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার ডিজাইন সার্কিটটি নীচে দেখানো হয়েছে যা একটি প্রতিরোধক এবং একটি ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে। এই সার্কিটটি প্যাসিভ LPF-এর অনুরূপ কিন্তু রোধ এবং ক্যাপাসিটর কেবল সার্কিটের মধ্যে বিনিময় করা হয়। একটি প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টার সার্কিটের ক্যাপাসিটরটি রেসিস্টর দ্বারা সহজভাবে সিরিজে সংযুক্ত থাকে। সাধারণত যখন একটি অ-পোলারাইজড ক্যাপাসিটর এবং প্রতিরোধকের সিরিজ সংমিশ্রণে একটি ইনপুট সংকেত প্রদান করা হয় তখন ফিল্টার করা আউটপুটটি উপলব্ধ থাকে বা প্রতিরোধকের জুড়ে আঁকা হয়।

এই ফিল্টারটি সহজভাবে উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সির অনুমতি দেয় এবং নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতগুলিকে ব্লক করে। কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি মান প্রধানত সার্কিটের ডিজাইনের জন্য নির্বাচিত উপাদানগুলির মানগুলির উপর নির্ভর করে। এই ফিল্টারগুলির একটি 10 ​​MHz উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে বেশ কয়েকটি অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। এই সার্কিটের মধ্যে উপাদানগুলির আদান-প্রদানের কারণে, ক্যাপাসিটরের দেওয়া প্রতিক্রিয়াগুলি পরিবর্তিত হবে যা নিম্ন পাস ফিল্টার প্রতিক্রিয়ার ঠিক বিপরীত।

কম ফ্রিকোয়েন্সিতে এই সার্কিটের ক্যাপাসিটরটি একটি ওপেন সার্কিটের মতো এবং উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে; এটি একটি শর্ট সার্কিটের মতো কাজ করে। এই সার্কিটে, ক্যাপাসিটর ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিটিভ প্রতিক্রিয়ার কারণে ক্যাপাসিটরে প্রবেশ করা নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে ব্লক করে।

ক্যাপাসিটর ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স পরিসরে বাঁধার জন্য এই সার্কিটে কিছু পরিমাণ কারেন্টের বিরোধিতা করে। তাই কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির পরে ক্যাপাসিটর ক্যাপাসিটিভ রিঅ্যাক্ট্যান্স হ্রাস মানের কারণে সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সিকে অনুমতি দেয়। সুতরাং এটি এই ফিল্টার সার্কিটটিকে পুরো ইনপুট সিগন্যালটি আউটপুটে পাস করে দেয় যখনই ইনপুট সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সি কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি 'fc' এর তুলনায় বেশি হয়।

নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে বিক্রিয়ার মান বৃদ্ধি পায় তারপর ক্যাপাসিটরের পুরো জুড়ে তড়িৎ প্রবাহকে প্রতিরোধ করার ক্ষমতা বাড়ানো হয়। কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির অধীনে থাকা ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডকে 'স্টপ ব্যান্ড' বলা হয় এবং কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির পরের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডটিকে 'পাস ব্যান্ড' বলা হয়।

কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টারের কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির সূত্রটি নীচে দেখানো হয়েছে। এই সূত্রটি লো-পাস ফিল্টারের অনুরূপ।

Fc = 1 / 2πRC

যেখানে 'R' আছে প্রতিরোধ & ‘C’ হল ক্যাপাসিট্যান্স।

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টারের ফেজ কোণ

প্যাসিভ এইচপিএফ-এর ফেজ কোণ φ (Phi) দ্বারা চিহ্নিত করা হয় যা -3dB (বা) কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সিতে i/p সংকেত হিসাবে আউটপুটে +45 হবে।

ফিল্টারের ফ্রিকোয়েন্সি রেসপন্স অনুযায়ী, এটি কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি থেকে অনন্ত পর্যন্ত সমস্ত সংকেত পাস করে। ফেজ শিফ্ট সূত্রটি কম পাস ফিল্টারের মতো নয় কারণ, এই ফিল্টারে, ফেজটি নেতিবাচক হয়ে যাবে, যদিও HPF-তে এটি একটি ইতিবাচক ফেজ শিফট, এইভাবে ফেজ অ্যাঙ্গেল সূত্র হল;

ফেজ শিফট (φ) = আর্কটান (1/2πfRC)

সময় ধ্রুবক

সার্কিটের ক্যাপাসিটর ইনপুট সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সি থেকে চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রভাব পায় যা টাই (টাউ) দ্বারা চিহ্নিত করা হয় টাইম কনস্ট্যান্ট নামে পরিচিত। সময় ধ্রুবক এছাড়াও কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি সম্পর্কিত।

τ = RC = 1 / 2πfc

কখনও কখনও যখনই আমাদের সময় ধ্রুবকের মান থাকে, তখন আমাদের কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি জানতে হয়, তাই সূত্র পরিবর্তন করে আমরা নীচের সমীকরণটি পেতে পারি।

fc = 1 / 2πRC

আমরা জানি যে τ = RC

সুতরাং, উপরের সমীকরণটি fc = 1 / 2πτ হবে।

উদাহরণ

একটি 330k প্রতিরোধক এবং 100pF ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে সক্রিয় উচ্চ পাস ফিল্টার সার্কিট নীচে দেখানো হয়েছে। কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি গণনা করুন।

কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি গণনা করার সূত্রটি নীচে দেখানো হয়েছে।

কাট অফ ফ্রিকোয়েন্সি fc = 1/2πfC

আমরা জানি যে রোধ 330k এবং ক্যাপাসিটর 100pF মান, উপরের সমীকরণে এই মানগুলি প্রতিস্থাপন করুন।

কাট অফ ফ্রিকোয়েন্সি fc = 1/2 x 3.14 x 330000 x 100 x 10^-12।

fc = 4825Hz (বা) 4.825Khz।

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার ট্রান্সফার ফাংশন

স্থানান্তর ফাংশন প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টারের ইনপুট এবং আউটপুট সংকেতের মধ্যে প্রধান সম্পর্ক ব্যাখ্যা করে। সুতরাং, প্যাসিভ এইচপিএফ গণনার স্থানান্তর ফাংশন নীচে আলোচনা করা হয়েছে।

ভিন = IZ

ভিন = I (R + 1/jωC)

Vo = IS
শুক্র/শুক্র

IR/I (R + 1/jωC)

Vo/ Vin = RjωC / R jωC + 1)

RC = 1/ωC ​​নিন

Vo/ Vi = j(ω/ωC)/ j(ω/ωC) + 1

Vo/ ভিন = j(ω/ωC)/√ j(ω/ωC)^ 2 + 1

উপরের সমীকরণটি একটি প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টার ট্রান্সফার ফাংশন। সুতরাং, একটি ফিল্টারের প্রতিটি ‘ω’ মানের ভোল্টেজ লাভ উপরের সমীকরণের সাহায্যে পরিমাপ করা যেতে পারে।

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টারের প্রকারভেদ

প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার দুই ধরনের আছে; প্রথম অর্ডার প্যাসিভ এইচপিএফ এবং দ্বিতীয় অর্ডার প্যাসিভ এইচপিএফ যা নীচে আলোচনা করা হয়েছে।

প্রথম অর্ডার প্যাসিভ HPF

প্রথম-ক্রম প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টার সার্কিট নীচে দেখানো হয়েছে। এই সার্কিটটি একটি প্রতিরোধকের সাথে শুধুমাত্র একটি প্রতিক্রিয়াশীল উপাদান দিয়ে ডিজাইন করা যেতে পারে। এই ফিল্টার সার্কিট কম-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল ব্লক করে কিন্তু উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল সেট মানের উপরে অনুমতি দেয়। এই সার্কিট প্যাসিভ উপাদান ব্যবহার করে এবং কোন বাহ্যিক শক্তি উৎসের প্রয়োজন হয় না। যখনই ক্যাপাসিটর এবং রোধের এই সিরিজের সংমিশ্রণে একটি ইনপুট সংকেত প্রদান করা হয় তখন রোধ জুড়ে ফিল্টার করা আউটপুট পাওয়া যাবে।

ফার্স্ট-অর্ডার প্যাসিভ এইচপিএসের কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি সূত্রটি প্যাসিভ লো পাস ফিল্টারের মতো যা নীচে দেখানো হয়েছে।

fc = 1 / 2πRC

সেকেন্ড অর্ডার প্যাসিভ এইচপিএফ

দ্বিতীয় অর্ডার প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টার সার্কিট নীচে দেখানো হয়েছে. এই ফিল্টার সার্কিটটি দুটি প্রথম-ক্রম এইচপিএফ ক্যাসকেড করে ডিজাইন করা হয়েছে। এই সার্কিট দুটি প্রতিক্রিয়াশীল উপাদান দুই ব্যবহার করে ক্যাপাসিটার এবং দুটি প্রতিরোধক যা ফিল্টার সার্কিটকে দ্বিতীয় ক্রম তৈরি করে। সুতরাং এই দুই-পর্যায়ের ফিল্টার কর্মক্ষমতা একটি একক-পর্যায়ের ফিল্টারের সমতুল্য যদিও কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে তারতম্যের কারণে এই ফিল্টারের ঢাল -40 dB/ দশকে পাওয়া যেতে পারে।

এই ফিল্টারটি একটি একক-পর্যায়ের ফিল্টারের তুলনায় খুবই দক্ষ কারণ এতে দুটি স্টোরেজ পয়েন্ট রয়েছে। সুতরাং, একটি দ্বি-পর্যায়ের ফিল্টারের কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সি প্রধানত দুটি ক্যাপাসিটার এবং দুটির উপর নির্ভর করে প্রতিরোধক যে মান হিসাবে দেওয়া হয়;

fc = 1/ (2π√(R1*C1*R2*C2)) Hz

অ্যাপ্লিকেশন

দ্য প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টারের অ্যাপ্লিকেশন নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

• একটি প্যাসিভ হাই পাস ফিল্টার হল একটি ফিল্টার যা নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে ব্লক করবে, কিন্তু পূর্বনির্ধারিত মানের উপরে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি পাস করবে।
• প্যাসিভ হাই-পাস ফিল্টারগুলি ইকুয়ালাইজার এবং অডিও রিসিভারগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
• এগুলি সঙ্গীত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় ব্যবহৃত হয় এবং  কম্পাংক একক .
• এগুলি ফাংশন জেনারেটর, পালস জেনারেটর, র‌্যাম্প-টু-স্টেপ জেনারেটর, সিআরও, সিআরটি ইত্যাদিতে ব্যবহৃত হয়।
• এই ফিল্টারগুলি সাধারণত অডিও প্রসেসিংয়ে অডিও অ্যামপ্লিফায়ারে কম-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ অপসারণের জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে সর্বাধিক ফ্রিকোয়েন্সি প্রয়োজন হয়।
• এই ফিল্টারগুলি ঘন ঘন HPFগুলিতে প্রান্তগুলিকে উন্নত করার পাশাপাশি ডিজিটাল চিত্রগুলির মধ্যে অন্যান্য উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি উপাদানগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়।
• এগুলি বিভিন্ন শিল্প এবং বৈজ্ঞানিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেমন; ইসিজি বোঝার জন্য সিসমিক অ্যানালাইসিস, এবং রাডার সিস্টেম এবং বায়োমেডিকাল ফিল্ডের মধ্যে।
• এই ধরনের ফিল্টার হল ইলেকট্রনিক্স এবং সিগন্যাল প্রসেসিং-এর মধ্যে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ টুল যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালগুলিকে কম-ফ্রিকোয়েন্সি-ভিত্তিক সিগন্যালগুলিকে অনুমতি দিতে এবং ব্লক করতে দেয়।

সুতরাং, এটি একটি প্যাসিভ একটি ওভারভিউ উচ্চ পাস ফিল্টার, সার্কিট, কাজ , প্রকার এবং এর অ্যাপ্লিকেশন। একটি ফিল্টার সার্কিট শুধুমাত্র প্যাসিভ উপাদানগুলির সাথে ডিজাইন করা হয়েছে; প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটর। এই ফিল্টারগুলির কোনও বাহ্যিক উত্সের প্রয়োজন হয় না তাই তাদের কোনও লাভ নেই যার অর্থ আউটপুট সিগন্যালের প্রশস্ততা সর্বদা ইনপুট সংকেতের প্রশস্ততার সমান বা নীচে থাকে। এই ফিল্টার ডিজাইনগুলি অত্যন্ত সহজ এবং এই ফিল্টারগুলি তৈরি করতে ব্যবহৃত উপাদানগুলিও খুব সস্তা। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, একটি প্যাসিভ লো পাস ফিল্টার কি?