متحرک اعلی پاس فلٹر

پہلے ہم نے غیر فعال ہائی پاس فلٹر اور ایکٹو لو پاس فلٹر کے بارے میں بیان کیا تھا ، اب یہ ایکٹیو ہائی پاس فلٹر کا وقت آگیا ہے۔ آئیے دریافت کریں کہ ایکٹیو ہائی پاس فلٹر کیا ہے۔

یہ کیا ہے ، سرکٹ ، فارمولے ، وکر؟

غیر فعال لو پاس فلٹر کی طرح ہی ، غیر فعال اجزاء ، ریزسٹر اور کیپسیٹر کے ساتھ غیر فعال ہائی پاس فلٹر کام کرتا ہے ۔ ہم نے گذشتہ سبق میں غیر فعال ہائی پاس فلٹر کے بارے میں سیکھا ہے کہ بغیر کسی بیرونی مداخلت یا فعال ردعمل کے اس کا کام ہے۔

اگر ہم غیر فعال ہائی پاس فلٹر میں ایک یمپلیفائر شامل کریں تو ہم آسانی سے ایکٹو ہائی پاس فلٹر تشکیل دے سکتے ہیں۔ یمپلیفائر کنفگریشن تبدیل کرنا ہم مختلف قسم کے ہائی پاس فلٹر ، الٹی یا غیر الٹی یا اتحاد حاصل کرنے والے فعال ہائی پاس فلٹر کی تشکیل بھی کرسکتے ہیں۔

سادگی کی خاطر ، وقت کی تاثیر اور آپ op امپ ڈیزائن میں بڑھتی ہوئی ٹکنالوجی ، عام طور پر ایک اوپ امپ ایکٹو فلٹر ڈیزائن کے لئے استعمال کیا جاتا ہے ۔

غیر فعال ہائی پاس فلٹر میں ، تعدد کا ردعمل لامحدود ہوتا ہے۔ لیکن عملی منظر نامے میں یہ اجزاء اور دیگر عوامل پر زیادہ انحصار کرتا ہے ، یہاں فعال ہائی پاس فلٹر کے معاملے میں ، اوپ امپ بینڈوتھ فعال ہائی پاس فلٹر کی بنیادی حد ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ زیادہ سے زیادہ تعدد یمپلیفائر کے حصول اور اوپ امپ کی اوپن لوپ کی خصوصیت پر منحصر ہوگا۔

آئیے کچھ عام آپسی امپسیس اوپن لوپ ڈی سی وولٹیج گین کو دریافت کریں ۔

اختیاری	بینڈوتھ (dB)	زیادہ سے زیادہ تعدد
ایل ایم 258	100	1MHz
uA741	100	1MHz
RC4558D	35	3MHz
TL082	110	3MHz
LM324N	100	1MHz

یہ عام آپٹ امپ کے بارے میں ایک چھوٹی سی فہرست ہے اور وہاں وولٹیج حاصل ہے۔ نیز ، وولٹیج حاصل کرنا زیادہ تر انحصار کرتا ہے سگنل کی فریکوئنسی اور آپٹ امپ کی ان پٹ وولٹیج پر اور اس اوپی امپ میں کتنا فائدہ ہوتا ہے۔

آئیے مزید دریافت کریں اور سمجھیں کہ اس میں کیا خاص بات ہے: -

یہاں ہے سادہ ہائی درہ فلٹر ڈیزائن: -

یہ ایکٹو ہائی پاس فلٹر کی تصویر ہے۔ یہاں خلاف ورزی کی لائن ہمیں روایتی غیر فعال ہائی پاس آر سی فلٹر دکھاتی ہے جو ہم نے پچھلے سبق میں دیکھا تھا۔

فریکوئینسی اور وولٹیج کا فائدہ کم کریں:

کٹ آف فریکونسی فارمولا وہی ہے جو غیر فعال ہائی پاس فلٹر میں استعمال ہوتا ہے۔

ایف سی = 1 / 2πRC

جیسا کہ پچھلے ٹیوٹوریل ایف سی میں بیان کیا گیا ہے کٹ آف فریکوئنسی ہے اور R ریزٹر ویلیو ہے اور سی کیپسیٹر ویلیو ہے۔

اوپی امپ کے مثبت نوڈ میں منسلک دو ریزٹر آراء ہیں۔ جب یہ مزاحم کار آپپ امپ کے مثبت نوڈ میں منسلک ہوتے ہیں تو اسے غیر انورٹنگ ترتیب کہا جاتا ہے ۔ یہ مزاحم پھیلاؤ یا حاصل کرنے کے لئے ذمہ دار ہیں۔

ہم مندرجہ ذیل مساوات کا استعمال کرتے ہوئے یمپلیفائر کے حصول کا آسانی سے حساب بھی لگا سکتے ہیں جہاں ہم فائدہ کے مطابق مساوی مزاحم قدر کا انتخاب کرسکتے ہیں یا اس کے برعکس ہوسکتے ہیں۔

یمپلیفائر حاصل (DC طول و عرض) (AF) = (1 + R3 / R2)

فریکوئینسی رسپانس وکر:

آئیے دیکھتے ہیں کہ ایکٹو ہائی پاس فلٹر یا بوڈ پلاٹ / فریکوئینسی رسپ وکر کا نتیجہ کیا ہوگا: -

یہ آپٹ امپ کا حاصل وکر اور یمپلیفائر کے پار فلٹر ہے۔

یہ سبز منحنی نشان سگنل کی بڑھتی ہوئی پیداوار کو ظاہر کرتا ہے اور سرخ ایک غیر فعال ہائی پاس فلٹر کے بغیر بڑھائے ہوئے آؤٹ پٹ کو ظاہر کرتا ہے۔

اگر ہم وکر کو زیادہ درست طریقے سے دیکھیں گے تو ہمیں اس بوڈ پلاٹ کے اندر درج ذیل نکات ملیں گے: -

20dB / دہائی پر سرخ وکر میں اضافہ اور کٹ آف خطے میں اس کی شدت -3dB ہے جو 45 ڈگری مرحلے کا مارجن ہے۔

جیسا کہ اس سے پہلے بحث کی گئی ہے کہ ایک آپٹ امپ کا زیادہ سے زیادہ تعدد ردعمل اس کے حصول یا بینڈوڈتھ (جس کو اوپن-لوپ حاصل اے وی کہا جاتا ہے) کے ساتھ انتہائی مربوط ہے۔

اس سے پہلے کہ آپ عام طور پر عام طور پر عام طور پر uA741 کو دیکھ سکیں اس فہرست میں ، LM324N میں 100dB زیادہ سے زیادہ کھلی لوپ حاصل ہوتی ہے جو ان پٹ فریکوینسی میں اضافہ ہونے پر اگر 20-DB فی عشاری کے رول آف ریٹ میں کم ہوجائے گی۔ LM324N ، uA741 کے تعاون سے زیادہ سے زیادہ ان پٹ فریکوئنسی 1 میگاہرٹز ہے ، جو اتحاد حاصل کرنے والی بینڈوتھ یا تعدد ہے ۔ اس فریکوئینسی پر متعلقہ اوپیمپ 20dB / دہائی میں کم ہوکر 0dB فائدہ یا اتحاد حاصل کرے گا۔

لہذا یہ لامحدود نہیں ہے ، 1 میگاہرٹز کے بعد -20dB / دہائی کی شرح سے فائدہ کم ہوگا۔ متحرک ہائی پاس فلٹر کی بینڈوتھ آپٹ امپ کی بینڈوتھ پر زیادہ انحصار کرتی ہے۔

ہم آپٹ امپ وولٹیج گین کو تبدیل کر کے شدت کے حصول کا حساب لگاسکتے ہیں۔

حساب کتاب اس طرح ہے: -

dB = 20log (AF) AF = Vin / Vout

یہ اے ایف ڈی سی حاصل ہوسکتی ہے جس سے پہلے ہم نے مزاحم کار کی قیمت کا حساب لگا کر یا وؤٹ کو ون کے ساتھ تقسیم کرکے بیان کیا ہے۔

ہم فلٹر (ایف) اور کٹ آف تعدد (ایف سی) پر لگائے جانے والی تعدد سے بھی وولٹیج حاصل کرسکتے ہیں ۔ اس فارمولے = کا استعمال کرتے ہوئے اس دو سے وولٹیج حاصل کرنا بہت آسان ہے

اگر ہم ایف اور ایف سی کی قیمت لگاتے ہیں تو ہمیں فلٹر میں مطلوبہ وولٹیج حاصل ہوجائے گا۔

یمپلیفائر فلٹر سرکٹ کو تبدیل کرنا:

ہم الٹا تشکیل میں بھی فلٹر تعمیر کرسکتے ہیں۔

فیز مارجن مندرجہ ذیل مساوات کے ذریعہ حاصل کیا جاسکتا ہے۔

فیز شفٹ وہی ہے جو غیر فعال ہائی پاس فلٹر میں دیکھا جاتا ہے۔ یہ ایف سی کی کٹ آف تعدد میں +45 ڈگری ہے۔

الٹا فعال ہائی پاس فلٹر کا سرکٹری نفاذ یہ ہے: -

یہ الٹی ترتیب میں ایک فعال ہائی پاس فلٹر ہے۔ آپٹ امپ الٹا مربوط ہے۔ پچھلے حصے میں ان پٹ کو اوپ امپ کے مثبت ان پٹ پن میں جوڑا گیا تھا اور رائے کو سرکٹری بنانے کے لئے اوپ امپ منفی پن کا استعمال کیا جاتا ہے۔ یہاں سرکٹری الٹی۔ مثبت ان پٹ گراؤنڈ ریفرنس کے ساتھ منسلک ہے اور اوپی ایم پی منفی ان پٹ پن میں منسلک کیپسیٹر اور فیڈ بیک ریزٹر۔ اس کو الٹی آپٹ امپ ترتیب کہا جاتا ہے اور آؤٹ پٹ سگنل ان پٹ سگنل کے مقابلے میں الٹا ہوجائے گا۔

مزاحم R1 غیر فعال فلٹر کے کردار کے طور پر کام کر رہا ہے اور یہ بھی ایک ساتھ ایک ہی فائدے میں مزاحم کے طور پر۔

اتحاد حاصل یا وولٹیج پیروکار ایکٹو ہائی پاس فلٹر:

اب تک یہاں بیان کی گئی سرکٹری وولٹیج حاصل کرنے اور بعد میں اخراج کے مقصد کے لئے استعمال کی جاتی ہے۔

ہم اسے اتحاد وحدت یمپلیفائر کا استعمال کرکے بنا سکتے ہیں ، اس کا مطلب ہے کہ آؤٹ پٹ طول و عرض یا فائدہ 1x ہوگا۔ ون = ووٹ

ذکر کرنے کی ضرورت نہیں ، یہ ایک اوپی امپ ترتیب بھی ہے جسے اکثر وولٹیج فالوور ترتیب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جہاں آپٹ امپ ان پٹ سگنل کی عین مطابق نقل تیار کرتا ہے۔

چلو سرکٹ ڈیزائن دیکھنے اور کس طرح وولٹیج پیروکار کے طور پر اختیاری محبان کی تشکیل کرنے اور بنانے کے اتحاد نفع فعال ہائی پاس فلٹر: -

اس شبیہہ میں ہر چیز گین یمپلیفائر کی طرح ہے جیسا کہ پہلی شکل میں استعمال ہوتا ہے۔ آپٹ امپ کے تاثرات کے خلاف مزاحمت کاروں کو ہٹا دیا گیا ہے۔ ریزٹر کے بجائے اوپ امپ کا منفی ان پٹ پن براہ راست آؤٹ پٹ آپمپ سے منسلک ہوتا ہے۔ اس آپٹ امپ کی ترتیب کو ولٹیج فالور کنفیگریشن کہا جاتا ہے ۔ فائدہ 1x ہے۔ یہ اتحاد حاصل کرنے والا متحرک ہائی پاس فلٹر ہے۔ یہ ان پٹ سگنل کی عین مطابق نقل تیار کرے گا۔

حساب کتاب کے ساتھ عملی مثال

ہم نان-انورٹنگ آپٹ امپ تشکیل میں فعال ہائی پاس فلٹر کا ایک سرکٹری ڈیزائن کریں گے۔

نردجیکرن: -

1. فائدہ 2x ہوگا
2. کٹ آف فریک 2KHz ہوگی

آئیے سرکٹری بنانے سے پہلے قدر کا حساب لگائیں: -

یمپلیفائر گین (ڈی سی طول و عرض) (اے ایف) = (1 + آر 3 / آر 2) (اے ایف) = (1 + آر 3 / آر 2) اف = 2

R2 = 1k (ہمیں ایک قدر منتخب کرنے کی ضرورت ہے؛ ہم نے حساب کی پیچیدگی کو کم کرنے کے لئے 1k کا انتخاب کیا)۔

مل کر قیمت ڈال کر ہم حاصل کرتے ہیں

(2) = (1 + آر 3/1)

ہم نے حساب لگایا کہ تیسرے ریزسٹر (R3) کی قدر 1k ہے ۔

اب ہمیں کٹ آف تعدد کے مطابق ریزسٹر کی قیمت کا حساب لگانے کی ضرورت ہے۔ فعال ہائی پاس فلٹر اور غیر فعال ہائی پاس فلٹر اسی طرح کام کرتا ہے جس طرح فریکوئنسی کٹ آف فارمولا پہلے کی طرح ہے۔

آئیے کیپسیٹر کی قدر چیک کریں اگر کٹ آف تعدد 2KHz ہے تو ، ہم نے منتخب کیا سندارتر کی قیمت 0.01uF یا 10nF ہے۔

ایف سی = 1 / 2πRC

ایک ساتھ تمام تر قیمت ڈال کر ہمیں مل جاتا ہے: -

2000 = 1 / 2π * 10 * 10 ^-9

اس مساوات کو حل کرنے سے ہمیں حاصل ہوتا ہے کہ ریزسٹر کی قیمت تقریبا 7. 7.96 ہے ۔

قریب ترین قدر اس رزسٹر 8 ک اوہمس میں منتخب کی گئی ہے۔

اگلا قدم فائدہ کا حساب لگانا ہے۔ فائدہ کا فارمولا غیر فعال ہائی پاس فلٹر جیسا ہی ہے۔ ڈی بی میں فائدہ یا وسعت کا فارمولا مندرجہ ذیل ہے۔

چونکہ آپپی امپ کا فائدہ 2x ہے۔ لہذا اے

ایف 2 ہے۔ ایف سی تعدد کاٹ دی جاتی ہے لہذا ایف سی کی قیمت 2Khz یا 2000Hz ہے۔

اب فریکوینسی (ایف) کو تبدیل کرنے سے ہمیں فائدہ حاصل ہوتا ہے۔

تعدد (f)	وولٹیج گین (اے ایف) (ووٹ / ون)	گین (ڈی بی) 20 بلاگ (ووٹ / ون)
100	.10	-20.01
250	.25	-12.11
500	.49	-6.28
750	.70	-3.07
1،000	.89	-0.97
2،000	1.41	3.01
5000	1.86	5.38
10،000	1.96	5.85
50،000	2	6.01
100،000	2	6.02

اس ٹیبل میں 100 ہرٹج سے 20dB / دہائی کی رفتار میں تسلسل کے ساتھ فائدہ بڑھایا جاتا ہے لیکن کٹ آف تعدد پہنچنے کے بعد یہ فائدہ آہستہ آہستہ 6.02dB تک بڑھ جاتا ہے اور مستقل رہتا ہے۔

ایک چیز یاد دلانے کے لئے کہ آپپی امپ کا فائدہ 2x ہے۔ اسی وجہ سے کٹ آف فریکوئنسی ہے: -3dB سے 0dB (1x گارنٹی) سے + 3dB (2x گین)

اب جیسا کہ ہم نے پہلے سے ہی اقدار کا حساب لیا ہے اب سرکٹ کی تعمیر کا وقت آگیا ہے۔ آئیے سب کو جوڑ کر سرکٹ بنائیں: -

ہم نے سرکٹ پہلے کی گئی اقدار کی بنیاد پر بنائی تھی۔ ہم فعال ہائی پاس فلٹر کے ان پٹ پر 10 ہ ہرٹج سے 100KHz فریکوئنسی اور 10 پوائنٹس فی عشرہ فراہم کریں گے اور مزید تفتیش کریں گے کہ کٹ آف فریکونسی 2000Hz ہے یا نہیں یمپلیفائر کی پیداوار میں

یہ تعدد رسا منحنی خطوط ہے ۔ گرین لائن فلٹر کے ایمپلیفائیڈ آؤٹ پٹ کی نمائندگی کررہی ہے جو 2 ایکس فوائد ہے۔ اور یمپلیفائر کے ان پٹ بھر میں فلٹر ردعمل کی نمائندگی کرنے والی سرخ لکیر۔

ہم 3dB کارنر فریکوینسی پر کرسر مرتب کرتے ہیں اور 2.0106 KHz یا 2 KHz حاصل کرتے ہیں۔

جیسا کہ غیر فعال فلٹر فائین -3 ڈی بی سے پہلے بیان کیا گیا ہے لیکن فلٹر آؤٹ پٹ میں آپٹ امپ سرکٹری کے 2x گین کا اضافہ ہوا ہے ، کٹ آف پوائنٹ اب 3 ڈی بی ہے جب 3 ڈی بی نے دو بار شامل کیا۔

ایک آپٹ-امپ میں مزید فلٹرز کاسکیڈنگ اور شامل کرنا

ممکن ہے کہ ایک اوپیمپ میں مزید فلٹرز شامل کیے جائیں جیسے سیکنڈ آرڈر فعال ہائی پاس فلٹر۔ ایسے معاملے میں جیسے غیر فعال فلٹر ، اضافی آر سی فلٹر شامل کیا جاتا ہے۔

آئیے دیکھتے ہیں کہ دوسرا آرڈر ایکٹو ہائی پاس فلٹر سرکٹ کیسے بنایا گیا ہے۔

یہ دوسرا آرڈر فلٹر ہے۔ اعداد و شمار میں ہم واضح طور پر دونوں فلٹرز کو ایک ساتھ شامل دیکھ سکتے ہیں۔ یہ دوسرا آرڈر ہائی پاس فلٹر ہے۔

جیسا کہ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ وہاں ایک آپشن ہے۔ وولٹیج کا فائدہ ایک ہی ہے جیسا کہ پہلے دو ریزسٹروں کا استعمال کرتے ہوئے کہا گیا ہے۔ جیسا کہ فائدہ کا فارمولا ایک ہی ہے وولٹیج حاصل ہے

AF = (1 + R2 / R1)

کٹ آف تعدد یہ ہے: -

ہم ہائی آرڈر ہائی پاس ایکٹو فلٹر شامل کرسکتے ہیں۔ لیکن ایک اصول ہے۔

اگر ہم تیسرا آرڈر فلٹر بنانا چاہتے ہیں تو ہم پہلا اور دوسرا آرڈر فلٹر کاسکیڈ کرسکتے ہیں۔

ایک ہی جیسے دو سیکنڈ آرڈر کے فلٹر میں چوتھا آرڈر فلٹر بنائیں اور یہ رقم ہر بار شامل کی جاتی ہے۔

کاسکیڈنگ ایکٹو ہائی پاس فلٹر مندرجہ ذیل طریقے سے کیا جاسکتا ہے: -

آپپی امپ میں جتنا زیادہ اضافہ ہوتا ہے اس سے زیادہ فائدہ ہوتا ہے۔ مذکورہ بالا اعداد و شمار دیکھیں۔ اوپی ایم پی پر لکھے گئے نمبر آرڈر مرحلے کی نمائندگی کررہے ہیں۔ 1 = یکم آرڈر مرحلے کی طرح ، 2 = دوسرا آرڈر مرحلہ۔ ہر بار جب مرحلے میں اضافہ ہوتا ہے تو ہر مرحلے کے ل 20 20dB / دہائی میں اضافہ بھی ہوتا ہے. پہلے مرحلے کی طرح ، یہ 20dB / دہائی ہے ، دوسرا مرحلہ یہ 20dB + 20dB = 40dB فی دہائی ہے۔ ہر ایک بھی نمبر فلٹر پر دوسرا آرڈر فلٹرز ہوتا ہے ، ہر عجیب تعداد میں پہلا آرڈر اور دوسرا آرڈر فلٹر ہوتا ہے ، پہلے آرڈر فلٹر پر پوزیشن اس میں کوئی پابندی نہیں ہے کہ کتنے فلٹرز شامل کیے جاسکتے ہیں ، لیکن یہ فلٹر کی درستگی ہے جو اس کے بعد جب اضافی فلٹروں کو شامل کیا جاتا ہے تو کم ہوجاتا ہے۔ اگر ہر فلٹر کے لئے آر سی فلٹر ویلیو یعنی ریزسٹر اور کیپسیسیٹرز ایک جیسے ہیں ، تو کٹ آف فریکوئنسی بھی ایک جیسی ہوگی ، مجموعی طور پر فائدہ برابر رہتا ہے کیونکہ استعمال شدہ تعدد اجزا ایک جیسے ہیں۔

درخواستیں

ایکٹیو ہائی پاس فلٹر متعدد جگہوں پر استعمال کیا جاسکتا ہے جہاں غیر فعال ہائی پاس فلٹر استعمال یا تخصیصی طریقہ کار کی حدود کی وجہ سے استعمال نہیں کیا جاسکتا ہے۔ اس کے علاوہ فعال ہائی پاس فلٹر کو درج ذیل مقامات پر استعمال کیا جاسکتا ہے: -

الیکٹرانکس میں ہائی پاس فلٹر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

کچھ درخواستیں یہ ہیں:

1. طاقت پرورش سے پہلے تگنا مساوات
2. اعلی تعدد ویڈیو سے متعلق فلٹرز۔
3. آسکلوسکوپ اور فنکشن جنریٹر۔
4. لو فریکونسی شور کو دور کرنے یا کم کرنے کیلئے لاؤڈ اسپیکر سے پہلے۔
5. سے مختلف لہر پر تعدد کی شکل کو تبدیل کرنا۔
6. ٹریبل بوسٹ فلٹرز۔