Жоғары өткізгіш сүзгілер

Кіріспе

Электрондық схеманың түрі немесе оптикалық сүзгі – электрондық компонент.

Жоғары өткізгіш сүзгі (ЖӨС) – белгілі бір кесу жиілігінен жоғары жиілікті сигналдарды өткізіп, кесу жиілігінен төмен жиілікті сигналдарды әлсірететін электрондық сүзгі. Әрбір жиілік үшін әлсірету деңгейі сүзгінің құрылысына байланысты. Жоғары өткізгіш сүзгі әдетте сызықты, уақыт бойынша өзгермейтін жүйе ретінде модельделеді. Аудио инженериясында оны кейде төменгі кесу сүзгісі немесе төмен жиілікті сүзгі деп атайды. Жоғары өткізгіш сүзгілердің көптеген қолданыс аймақтары бар, мысалы, нөлдік емес орташа кернеуге сезімтал тізбектерден тұрақты токтан (DC) қорғау немесе радиожиілікті құрылғыларда қолдану. Оларды жолақты өткізгіш сүзгі жасау үшін төмен өткізгіш сүзгімен бірге де қолдануға болады. Оптикалық доменде сүзгілер көбінесе жиіліктің орнына толқын ұзындығымен сипатталады. Жоғары және төмен өткізгіш сүзгілердің мағыналары қарама-қарсы: "жоғары өткізгіш" сүзгі (көбінесе "қысқа толқынды өткізгіш") тек қысқа толқын ұзындығын (жоғары жиілікті) өткізеді, ал "төмен өткізгіш" сүзгі (көбінесе "ұзақ толқынды өткізгіш") керісінше әрекет етеді.

Сипаттама

Электроникада сүзгі – екі портты электрондық схема, ол кіріс портына берілген сигналдың (уақыт бойынша өзгеретін кернеу немесе ток) жиілік құраушыларын жояды. Жоғары өткізгіш сүзгі белгілі бір жиіліктен төменгі жиілік құраушыларын, оны кесу жиілігі деп атайды, әлсіретеді, ал жоғары жиілікті құраушылардың өтуіне мүмкіндік береді. Бұл белгілі бір жиіліктен жоғары жиілікті әлсірететін төмен өткізгіш сүзгісінен және белгілі бір жиілік диапазонын өткізіп, одан жоғары және төмен жиілікті әлсірететін жолақты өткізгіш сүзгісінен өзгеше. Оптикада жоғары өткізгіш сүзгі – белгілі бір толқын ұзындығынан ұзын жарықты өткізіп, қысқа толқын ұзындығы бар жарықты әлсірететін түсті материалдан жасалған мөлдір немесе жартылай мөлдір терезе. Жарық көбінесе жиілікпен емес, жиілікке кері пропорционал толқын ұзындығымен өлшенетіндіктен, кесу жиілігінен төменгі жиілікті жарықты әлсірететін жоғары өткізгіш оптикалық сүзгі көбінесе қысқа өткізгіш сүзгі деп аталады; ол ұзын толқын ұзындығын әлсіретеді.

Жоғары сатылар

Жоғары ретті сүзгілердің тоқтау жолағындағы еңісі тік болады, сондықтан n ретті сүзгілердің еңісі ондыққа шаққанда 20n дБ-қа тең. Жоғары ретті сүзгілерді осы бірінші ретті сүзгілерді тізбектеу арқылы оңай жасауға болады. Пассивті сүзгілерді тізбектей келіп орнату кезінде кедергілерді үйлестіру және жүктемені ескеру қажет, ал белсенді сүзгілерді тізбектеп орнату оңай, себебі сигнал әр кезеңде операциялық күшейткіштің шығысы арқылы қалпына келтіріледі. Жоғары реттілер үшін әртүрлі сүзгі топологиялары мен желілік синтез сүзгілері бар, олар жобалауды жеңілдетеді.

Аудио

Жоғары өткізгіш сүзгілердің көптеген қолданыс орындары бар. Олар дыбыс кроссоверінің құрамы ретінде жоғары жиіліктерді твиттерге бағыттау үшін қолданылады, ал төмен жиілікті сигналдарды әлсіретеді, олар динамикке кедергі келтіруі немесе оны зақымдауы мүмкін. Егер мұндай сүзгі динамик корпусына орнатылса, ол әдетте пассивті сүзгі болады, сонымен қатар вуфер үшін төмен өткізгіш сүзгіні де қамтиды, сондықтан көбінесе конденсатор мен индукторды қолданады (дегенмен, твиттерлерге арналған өте қарапайым жоғары өткізгіш сүзгілер тек тізбектелген конденсатордан ғана тұруы мүмкін). Мысалы, жоғарыда келтірілген формула 10 Ом кедергісі бар твиттерге қолданылса, 5 кГц кесу жиілігі үшін конденсатордың шамасын анықтауға болады, яғни шамамен 3,2 мкФ. Индукторларды қолданбайтын (паразиттік байланысқа бейім, қымбат және айтарлықтай ішкі кедергісі бар) жақсы сапалы дыбыс беруге болатын балама – әр динамик үшін жеке қуат күшейткіштері бар белсенді RC сүзгілерін немесе белсенді цифрлық сүзгілерді қолдану. Мұндай төмен ток пен төмен кернеулі желі деңгейінің кроссоверлері белсенді кроссоверлер деп аталады. Дегенмен, бұл модельдің негізгі дизайны 1980 жылдардың соңында жасалған Crown Macro Tech сериясы сияқты жаңа дизайнмен ауыстырылды, ол кірісте 10 Гц жоғары өткізгіш сүзгісін және шығыста қосылатын 35 Гц жоғары өткізгіш сүзгісін қамтиды. Тағы бір мысал – QSC Audio PLX күшейткіш сериясы, ол 50 және 30 Гц жоғары өткізгіш сүзгілері өшірілген кезде кіріске қолданылатын ішкі 5 Гц жоғары өткізгіш сүзгісін қамтиды. Араластыру консольдері әдетте әрбір арна жолағында жоғары өткізгіш сүзгілеуді қамтиды. Кейбір модельдерде 80 немесе 100 Гц жиілігінде бекітілген еңіс және бекітілген жиілікті жоғары өткізгіш сүзгілер орнатылған, оларды қосуға болады; ал басқа модельдерде белгіленген жиілік диапазонында орнатылатын бекітілген еңісті жоғары өткізгіш сүзгілер бар, мысалы, Midas Heritage 3000 консолінде 20-ден 400 Гц-ке дейін немесе Yamaha M7CL цифрлық араластыру консолінде 20-дан 20 000 Гц-ке дейін. Тәжірибелі жүйе инженері және тікелей дыбыс операторы Брюс Мэн микшердің көптеген кіріс көздері үшін жоғары өткізгіш сүзгілерді қосуды ұсынады, бірақ бас барабан, бас гитара және фортепиано сияқты пайдалы төмен жиілікті дыбыстары бар көздерден басқа. Мэн DI блогының кірістеріне (микрофон кірістеріне қарағанда) жоғары өткізгіш сүзгісі қажет емес дейді, өйткені олар төмен жиілікті сахналық шуға ұшырамайды – субвуферлерден немесе үнді жүйесінен келіп, сахнаға таралатын төмен жиілікті дыбыстар. Мэн жоғары өткізгіш сүзгілердің жақындық әсеріне ие бағытталған микрофондар үшін жиі қолданылатынын көрсетеді – өте жақын көздер үшін төмен жиілікті күшейту. Бұл төмен жиілікті күшейту көбінесе 200 немесе 300 Гц дейін проблема тудырады, бірақ Мэн консольде 500 Гц жоғары өткізгіш сүзгісінен пайда көретін микрофондарды көргенін айтады.

High pass filters have many applications. They are used as part of an audio crossover to direct high frequencies to a tweeter while attenuating bass signals which could interfere with, or damage, the speaker. When such a filter is built into a loudspeaker cabinet it is normally a passive filter that also includes a low pass filter for the woofer and so often employs both a capacitor and inductor (although very simple high pass filters for tweeters can consist of a series capacitor and nothing else). As an example, the formula above, applied to a tweeter with a resistance of 10 Ω, will determine the capacitor value for a cut off frequency of 5 kHz. , or approx 3.2 μF. An alternative, which provides good quality sound without inductors (which are prone to parasitic coupling, are expensive, and may have significant internal resistance) is to employ bi amplification with active RC filters or active digital filters with separate power amplifiers for each loudspeaker. Such low current and low voltage line level crossovers are called active crossovers. However, that model's basic design has been superseded by newer designs such as the Crown Macro Tech series developed in the late 1980s which included 10 Hz high pass filtering on the inputs and switchable 35 Hz high pass filtering on the outputs. Another example is the QSC Audio PLX amplifier series which includes an internal 5 Hz high pass filter which is applied to the inputs whenever the optional 50 and 30 Hz high pass filters are turned off. Mixing consoles often include high pass filtering at each channel strip. Some models have fixed slope, fixed frequency high pass filters at 80 or 100 Hz that can be engaged; other models have sweepable high pass filters, filters of fixed slope that can be set within a specified frequency range, such as from 20 to 400 Hz on the Midas Heritage 3000, or 20 to 20,000 Hz on the Yamaha M7CL digital mixing console. Veteran systems engineer and live sound mixer Bruce Main recommends that high pass filters be engaged for most mixer input sources, except for those such as kick drum, bass guitar and piano, sources which will have useful low frequency sounds. Main writes that DI unit inputs (as opposed to microphone inputs) do not need high pass filtering as they are not subject to modulation by low frequency stage wash—low frequency sounds coming from the subwoofers or the public address system and wrapping around to the stage. Main indicates that high pass filters are commonly used for directional microphones which have a proximity effect—a low frequency boost for very close sources. This low frequency boost commonly causes problems up to 200 or 300 Hz, but Main notes that he has seen microphones that benefit from a 500 Hz high pass filter setting on the console.

Сурет

Жоғары және төмен өткізгіш сүзгілер цифрлық кескіндерді өңдеуде кескіндерді өзгерту, жақсарту, шуды азайту сияқты операциялар үшін қолданылады, бұл операциялар кеңістіктік немесе жиілік доменінде жасалған жобалар негізінде жүзеге асырылады. Кескіндерді өңдеу бағдарламаларында қолданылатын өткірлеу немесе қабықтандыру операциясы – жоғары күшейткіш сүзгі, ол жоғары өткізгіш сүзгінің жалпыланған түрі болып табылады.