Un filtru High Pass sau HPF este exact opus circuitului filtru trece-jos, deoarece cele două componente au fost interschimbate, semnalul de ieșire al filtrului (Vout) fiind preluat de pe rezistor.

Pe când filtrul trece-jos trece numai semnalele permise de sub punctul de frecvență cut-off, ƒc, circuitul filtru pasiv trece-sus, după cum sugerează și numele său, trece doar semnale deasupra punctului cut-off selectat, ƒc, eliminând orice semnale de frecvență joasă din forma de undă. Luați în considerare circuitul de mai jos.

Circuitul de filtru trece-sus

În acest circuit, reactanța condensatorului este foarte ridicată la frecvențe joase, astfel încât condensatorul acționează ca un circuit deschis și blochează orice semnale de intrare la Vin până la atingerea punctului de frecvență cut-off (ƒc). Deasupra acestui punct de frecvență cut-off, reactanța condensatorului a fost redusă suficient pentru a acționa acum mai mult ca un scurtcircuit care permite ca întreg semnalul de intrare să treacă direct la ieșire, după cum se arată mai jos în curba de răspuns a filtrelor.

Răspunsul în frecvență al unui filtru trece-sus de prim-ordin

Diagrama Bode, sau Curba de răspuns în frecvență, de mai sus pentru un filtru pasiv trece-sus este exact opusă celei a unui filtru trece-jos. Aici semnalul este atenuat sau amortizat la frecvențe joase, ieșirea crescând la +20 dB/Decadă (6 dB/Octavă) până când frecvența atinge punctul de cut-off (ƒc) unde din nou R = Xc. Aceasta are o curbă de răspuns care se extinde de la infinit la frecvența cut-off, unde amplitudinea tensiunii de ieșire este 1/√2 = 70,7% din valoarea semnalului de intrare sau -3 dB (20 log (Vout/Vin)) din valoarea de intrare.

De asemenea, vedem că unghiul de fază (Φ) al semnalului de ieșire conduce pe cel al intrării și este egal cu +45^o la frecvența ƒc. Curba de răspuns în frecvență pentru acest filtru implică faptul că filtrul poate trece toate semnalele la infinit. Totuși, în practică, răspunsul filtrului nu se extinde la infinit, ci este limitat de caracteristicile electrice ale componentelor utilizate.

Punctul de frecvență cut-off pentru un filtru trece-sus de ordinul I poate fi găsit folosind aceeași ecuație ca și filtrul trece-jos, dar ecuația pentru schimbarea de fază este ușor modificată pentru a ține cont de unghiul de fază pozitiv, după cum se arată mai jos.

Frecvența cut-off și Phase Shift (defazajul)

Câștigul circuitului, Av care este dat ca Vout/Vin (magnitudine) și se calculează ca:

Exemplul nr. 1

Calculați frecvența cut-off sau "breakpoint" (ƒc) pentru un filtru pasiv trece-sus simplu, constând dintr-un condensator de 82 pF conectat în serie cu un rezistor de 240 kΩ.

Filtru trece-sus de ordinul doi

Din nou, ca și în cazul filtrelor trece-jos, etapele filtrelor trece-sus pot fi legate împreună în cascadă pentru a forma un filtru de ordinul doi (doi poli), așa cum se arată.

Circuitul de mai sus utilizează două filtre de prim ordin conectate sau legate împreună în cascadă pentru a forma o rețea de trece-sus de ordin doi sau doi poli. Astfel, un etaj al filtrului de prim ordin poate fi transformat într-un tip de ordinul doi prin simpla utilizare a unei rețele RC suplimentare, la fel ca și pentru filtrul trece-jos de ordinul doi. Circuitul rezultat de filtru trece-sus de ordin doi va avea o pantă de 40 dB/decadă (12 dB/octavă).

Ca și în cazul filtrului trece-jos, frecvența cut-off, ƒc, este determinată atât de rezistoare, cât și de condensatoare, după cum urmează.

Rezumat pentru filtrul High Pass

Am văzut că filtrul pasiv High Pass este exact opusul filtrului trece-jos. Acest filtru nu are o tensiune de ieșire de la DC (0Hz), până la un punct specificat de frecvența cut-off (ƒc). Acest punct de frecvență cut-off mai joasă este de 70,7% sau -3 dB (dB = -20log Vout/Vin) din câștigul de tensiune permis să treacă.

Intervalul de frecvență "sub" acest punct cut-off, ƒc, este cunoscut în general ca Stop Band, în timp ce domeniul de frecvență "deasupra" acestui punct cut-off este cunoscut în general ca Pass Band.

Frecvența cut-off, frecvența de colț sau punctul -3 dB al unui filtru trece-sus pot fi găsite utilizând formula standard de: ƒc = 1/(2πRC). Unghiul de fază al semnalului de ieșire rezultat la ƒc este +45^o. În general, filtrul trece-sus este mai puțin distorsionant decât echivalentul lui filtrul trece-jos datorită frecvențelor mai mari de funcționare.

O aplicație foarte comună a acestui tip de filtru pasiv este în amplificatoare audio ca un condensator de cuplare între două trepte de amplificator audio și în sisteme de difuzoare pentru a direcționa semnalele de frecvență superioară către difuzoarele tip "tweeter" mai mici, blocând semnalele de bass mai joase sau sunt utilizate de asemenea ca filtre pentru a reduce orice zgomot de joasă frecvență sau distorsionare de tip "rumble". Atunci când se folosește astfel în aplicațiile audio, filtrul trece-sus este numit uneori filtru "low cut" sau "cut-bass".

Tensiunea de ieșire Vout depinde de constanta de timp și de frecvența semnalului de intrare, așa cum se vede anterior. Cu un semnal sinusoidal AC aplicat circuitului el se comportă ca un simplu filtru trece-sus de prim ordin. Dar dacă vom schimba semnalul de intrare cu un semnal în formă de undă dreptunghiulară care are o intrare treaptă aproape verticală, răspunsul circuitului se schimbă dramatic și produce un circuit cunoscut în mod obișnuit ca un diferențiator.

Diferențiatorul RC

Până acum, forma de undă de intrare a filtrului a fost considerată a fi sinusoidală sau a unei unde sinusoidale constând dintr-un semnal fundamental și câteva armonici care operează în domeniul frecvență, oferindu-ne un răspuns în domeniul frecvență pentru filtru. Totuși, dacă alimentăm filtrul High Pass cu un semnal Wave Square (undă dreptunghiulară) care funcționează în domeniul timp, oferind o intrare de răspuns impuls sau treaptă, forma de undă de ieșire va consta dintr-un impuls de durată scurtă sau vârfuri, așa cum se arată.

Circuitul de diferențiere RC

Fiecare ciclu al formei de undă dreptunghiulare de intrare produce două vârfuri la ieșire, unul pozitiv și unul negativ și a căror amplitudine este egală cu cea a intrării. Rata de degradare a vârfurilor depinde de constanta de timp, valoarea (RC) a ambelor componente, (t = R x C) și valoarea frecvenței de intrare. Impulsurile de ieșire se aseamănă tot mai mult cu forma semnalului de intrare, pe măsură ce crește frecvența.