ตัวกรองแบบ High Pass เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับวงจรตัวกรองแบบ Low Pass โดยสิ้นเชิง เนื่องจากส่วนประกอบทั้งสองส่วนถูกสลับสับเปลี่ยนกัน โดยสัญญาณเอาต์พุตของตัวกรองจะถูกดึงมาจากตัวต้านทาน

ในขณะที่ตัวกรองความถี่ต่ำจะอนุญาตให้สัญญาณผ่านได้เฉพาะจุดที่ต่ำกว่าความถี่ตัดขาดเท่านั้นƒc ซึ่งเป็นวงจรตัวกรองความถี่สูงแบบพาสซีฟตามชื่อนั้น จะส่งสัญญาณผ่านเฉพาะจุดเหนือความถี่ตัดขาดที่เลือกเท่านั้น โดยƒc จะตัดสัญญาณความถี่ต่ำทั้งหมดออกจากรูปคลื่น พิจารณาวงจรด้านล่าง

วงจรกรองผ่านสูง

ในการจัดวงจรนี้ รีแอคแตนซ์ของตัวเก็บประจุจะสูงมากที่ความถี่ต่ำ ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงทำหน้าที่เหมือนวงจรเปิดและบล็อกสัญญาณอินพุตทั้งหมดที่VIN จนกว่าจะถึงจุดตัดความถี่ ( ƒC ) เหนือจุดตัดความถี่นี้ รีแอคแตนซ์ของตัวเก็บประจุจะลดลงเพียงพอที่จะทำหน้าที่เหมือนไฟฟ้าลัดวงจรมากขึ้น ทำให้สัญญาณอินพุตทั้งหมดส่งผ่านไปยังเอาต์พุตโดยตรง ดังที่แสดงด้านล่างในเส้นโค้งการตอบสนองของตัวกรอง

การตอบสนองความถี่ของฟิลเตอร์ High Pass อันดับ 1

กราฟโบดหรือกราฟตอบสนองความถี่ด้านบนสำหรับฟิลเตอร์ไฮพาสแบบพาสซีฟนั้นตรงกันข้ามกับกราฟของฟิลเตอร์โลว์พาสโดยสิ้นเชิง โดยในที่นี้ สัญญาณจะถูกทำให้ลดทอนหรือทำให้ชื้นที่ความถี่ต่ำ โดยเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นที่ +20dB/Decade (6dB/Octave) จนกระทั่งความถี่ไปถึงจุดตัด ( ƒc ) ซึ่งR = Xc อีกครั้ง โดยมีกราฟตอบสนองที่ขยายลงมาจากจุดอินฟินิตี้ไปจนถึงความถี่ตัด โดยที่แอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตคือ1/√2  = 70.7% ของค่าสัญญาณอินพุตหรือ -3dB (20 log (Vout/Vin)) ของค่าอินพุต

นอกจากนี้ เรายังเห็นได้ว่ามุมเฟส ( Φ ) ของสัญญาณเอาต์พุตมีค่านำหน้ามุมเฟสของสัญญาณอินพุต และมีค่าเท่ากับ+45o ที่ความถี่ƒc เส้นโค้งการตอบสนองความถี่ของตัวกรองนี้บ่งบอกว่าตัวกรองสามารถส่งสัญญาณทั้งหมดออกไปได้ไกลถึงอนันต์ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การตอบสนองของตัวกรองไม่ได้ขยายไปถึงอนันต์ แต่ถูกจำกัดด้วยคุณลักษณะทางไฟฟ้าของส่วนประกอบที่ใช้

จุดตัดความถี่สำหรับตัวกรองความถี่สูงลำดับแรกสามารถหาได้โดยใช้สมการเดียวกันกับตัวกรองความถี่ต่ำ แต่สมการสำหรับการเลื่อนเฟสจะถูกปรับเปลี่ยนเล็กน้อยเพื่อให้คำนึงถึงมุมเฟสบวกดังที่แสดงด้านล่าง

ความถี่ตัดและการเปลี่ยนเฟส

ค่าขยายวงจรAv ซึ่งกำหนดเป็น Vout/Vin (ขนาด) และคำนวณได้จาก:

ตัวอย่างตัวกรอง High Pass หมายเลข 1

คำนวณความถี่จุดตัดหรือ "จุดพัก" ( ƒc ) สำหรับตัวกรองความถี่สูงแบบพาสซีฟง่าย ๆ ที่ประกอบด้วย ตัวเก็บประจุ 82pF ที่ต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทาน240kΩ

ฟิลเตอร์กรองความถี่สูงลำดับที่สอง

เช่นเดียวกันสำหรับตัวกรองแบบ low pass ขั้นตอนตัวกรองแบบ high pass สามารถเรียงต่อกันเพื่อสร้างตัวกรองลำดับที่สอง (สองขั้ว) ได้ ดังที่แสดง

ฟิลเตอร์กรองความถี่สูงลำดับที่สอง

วงจรด้านบนใช้ตัวกรองลำดับที่หนึ่งสองตัวที่เชื่อมต่อหรือต่อกันเป็นชั้นๆ เพื่อสร้างเครือข่ายไฮพาสลำดับที่สองหรือสองขั้ว จากนั้นขั้นตอนตัวกรองลำดับที่หนึ่งสามารถแปลงเป็นแบบลำดับที่สองได้โดยใช้ เครือข่าย RC เพิ่มเติม เช่นเดียวกับตัวกรองโลว์พาสลำดับที่สอง วงจรตัวกรองไฮพาสลำดับที่สองที่ได้จะมีค่าความชัน 40dB/ทศวรรษ (12dB/อ็อกเทฟ)

เช่นเดียวกับตัวกรองความถี่ต่ำ ความถี่ตัดƒc จะถูกกำหนดโดยทั้งตัวต้านทานและตัวเก็บประจุดังต่อไปนี้

ในทางปฏิบัติ การรวมฟิลเตอร์พาสซีฟแบบเรียงซ้อนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างฟิลเตอร์ลำดับที่ใหญ่กว่านั้นทำได้ยาก เนื่องจากค่าอิมพีแดนซ์ไดนามิกของลำดับฟิลเตอร์แต่ละอันจะส่งผลต่อเครือข่ายข้างเคียง อย่างไรก็ตาม เพื่อลดผลของการโหลด เราสามารถทำให้ค่าอิมพีแดนซ์ของแต่ละสเตจถัดไปเป็น 10 เท่าของสเตจก่อนหน้า ดังนั้นR2 = 10*R1 และC2 = 1/10 ของC1

สรุปฟิลเตอร์ผ่านสูง

เราได้เห็นแล้วว่าตัวกรองพาสซีฟไฮพาสนั้นตรงกันข้ามกับตัวกรองโลว์พาสโดยสิ้นเชิง ตัวกรองนี้ไม่มีแรงดันไฟฟ้าขาออกจาก DC (0Hz) ถึงจุดตัดความถี่ที่กำหนด ( ƒc ) จุดตัดความถี่ที่ต่ำกว่านี้คือ70.7% หรือ-3dB (dB = -20log VOUT/VIN) ของค่าเกนแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตให้ผ่านได้

ช่วงความถี่ "ต่ำกว่า" จุดตัดƒc นี้ โดยทั่วไปเรียกว่าStop Band ในขณะที่ช่วงความถี่ "เหนือ" จุดตัดนี้โดยทั่วไปเรียกว่าPass Band

ความถี่ตัด ความถี่มุม หรือจุด -3dB ของตัวกรองความถี่สูงสามารถหาได้โดยใช้สูตรมาตรฐานดังนี้: ƒc = 1/(2πRC) มุมเฟสของสัญญาณเอาต์พุตที่ได้เมื่อƒc คือ+45o โดยทั่วไป ตัวกรองความถี่สูงจะบิดเบือนน้อยกว่าตัวกรองความถี่ต่ำที่เทียบเท่ากันเนื่องจากความถี่ในการทำงานที่สูงกว่า

การใช้งานทั่วไปของตัวกรองแบบพาสซีฟประเภทนี้คือในเครื่องขยายเสียง โดยทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งระหว่างเครื่องขยายเสียงสองเครื่อง และในระบบลำโพงเพื่อส่งสัญญาณความถี่สูงไปยังลำโพงประเภท “ทวีตเตอร์” ขนาดเล็กในขณะที่ปิดกั้นสัญญาณเบสต่ำ หรือใช้เป็นตัวกรองเพื่อลดเสียงรบกวนความถี่ต่ำหรือความผิดเพี้ยนแบบ “เสียงดังกึกก้อง” เมื่อใช้ในลักษณะนี้ในแอปพลิเคชันเสียง ตัวกรองไฮพาสบางครั้งเรียกว่าตัวกรอง “โลว์คัต” หรือ “เบสคัต”

แรงดันไฟฟ้าขาออกVout ขึ้นอยู่กับค่าคงที่เวลาและความถี่ของสัญญาณอินพุตดังที่เห็นก่อนหน้านี้ เมื่อสัญญาณไซน์ AC นำไปใช้กับวงจร วงจรจะทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่สูงลำดับที่ 1 อย่างง่าย แต่หากเราเปลี่ยนสัญญาณอินพุตเป็นสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีอินพุตสเต็ปเกือบแนวตั้ง การตอบสนองของวงจรจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากและก่อให้เกิดวงจรที่เรียกกันทั่วไปว่าวงจรดิฟเฟอเรนชิเอเตอร์

ตัวแยก RC

จนถึงปัจจุบัน รูปคลื่นอินพุตของตัวกรองถูกสันนิษฐานว่าเป็นคลื่นไซน์หรือคลื่นไซน์ที่ประกอบด้วยสัญญาณพื้นฐานและฮาร์มอนิกบางส่วนที่ทำงานในโดเมนความถี่ ซึ่งทำให้ได้การตอบสนองของตัวกรองในโดเมนความถี่ อย่างไรก็ตาม หากเราป้อน สัญญาณ คลื่นสี่เหลี่ยม ที่ทำงานในโดเมนเวลาให้ กับตัวกรองผ่านสูง โดย ให้อินพุตการตอบสนองแบบอิมพัลส์หรือสเต็ป รูปคลื่นเอาต์พุตจะประกอบด้วยพัลส์หรือสไปก์ระยะเวลาสั้นดังที่แสดง

วงจรแยกความแตกต่าง RC

แต่ละรอบของรูปคลื่นอินพุตรูปคลื่นสี่เหลี่ยมจะสร้างสไปก์สองสไปก์ที่เอาต์พุต สไปก์หนึ่งสไปก์เป็นบวกและสไปก์หนึ่งสไปก์เป็นลบ และแอมพลิจูดของสไปก์จะเท่ากับแอมพลิจูดของอินพุต อัตราการสลายตัวของสไปก์ขึ้นอยู่กับค่าคงที่เวลา ( RC ) ค่าของส่วนประกอบทั้งสอง ( t = R x C ) และค่าความถี่อินพุต พัลส์เอาต์พุตจะมีลักษณะคล้ายกับรูปร่างของสัญญาณอินพุตมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น

‍