filtry.pdf

Temat: Badanie filtrów dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych.

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem filtrów

dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych, wyznaczenie ich charakterystyk

napięciowo-częstotliwościowych oraz zapoznanie się z wpływem pojemności

na parametry filtru RC.

Część teoretyczna:

Pojęcia związane z filtrami:

Filtrem nazywam układ o strukturze czwórnika, który przepuszcza bez tłumienia lub z

małym tłumieniem napięcia i prądy o określonym paśmie częstotliwości, a tłumi napięcia i

prądy leżące poza tym pasmem.

Pasmo częstotliwości, które filtr przepuszcza bez tłumienia nazywamy pasmem

przepustowym , a pasmo częstotliwości, które filtr tłumi nazywamy pasmem tłumieniowym.

Częstotliwość, która oddziela pasmo przepustowe od pasma tłumieniowego nazywamy

częstotliwością graniczną filtra.

Filtry za względu na pasmo przenoszenia dzielimy na:

dolnoprzepustowe

górnoprzepustowe

pasmowe

zaporowe

Ze względu na konstrukcję można filtry podzielić na:

 reaktancyjne LC, zbudowane z cewek i kondensatorów;

 bezindukcyjne RC, zbudowane z rezystorów i kondensatorów;

 piezoceramiczne;

 aktywne.

Filtr dolnoprzepustowy RC:

Zadaniem filtru dolnoprzepustowego jest:

 przenoszenie bez tłumienia składowych widma sygnału wejściowego leżących w jego

dolnej części;

 tłumienie składowych widma sygnału wejściowego leżących w górnej jego części.

Najprostszym przykładem filtru dolnoprzepustowego RC jest układ przedstawiony na

schemacie:

Analizując powyższy układ dochodzimy do wniosków:

 dla górnej częstotliwości granicznej moduł transmitancji filtru dolnoprzepustowego

wynosi -3dB, co odpowiada w mierze liniowej wartości

1 (spadek mocy do

połowy);

 przesunięcie fazy dla górnej częstotliwości granicznej wynosi

 ;

 górną częstotliwość graniczną filtru możemy obliczyć ze wzoru:

f g

 .

Filtr górnoprzepustowy CR:

Zadaniem filtru górnoprzepustowego jest:

 przenoszenie bez tłumienia składowych widma sygnału wejściowego leżących w jego

górnej części;

 tłumienie składowych widma sygnału wejściowego leżących w dolnej jego części.

Najprostszym przykładem filtru górnoprzepustowego CR jest układ przedstawiony na

schemacie:

Analizując powyższy układ dochodzimy do wniosków:

 dla dolnej częstotliwości granicznej moduł transmitancji filtru dolnoprzepustowego

wynosi -3dB, co odpowiada w mierze liniowej wartości

1 (spadek mocy do

połowy);

 przesunięcie fazy dla górnej częstotliwości granicznej wynosi

 ;

 górną częstotliwość graniczną filtru możemy obliczyć ze wzoru:

f d

 .

Rozpoczęcie części praktycznej:

Badanie filtra dolnoprzepustowego RC:

Dane do badania:

1. karta pomiarowa nr SO4203-6J,

2. generator funkcyjny z kompletem przewodów,

3. dwukanałowy oscyloskop z kompletem przewodów pomiarowych,

4. 2x woltomierz,

5. zestaw przewodów połączeniowych.

Schemat układu do badania:

I. Wykaz działań:

1. sprawdzenie stanowiska pod kątem przepisów BHP i PPOŻ;

2. zapoznanie się z dokumentacją techniczną używanych urządzeń, w szczególności

parametrów zasilania oraz sposobów bezpiecznego użytkowania;

3. zaprojektowanie schematów układów pomiarowych;

4. sporządzenie tabel pomiarowych;

5. połączenie układów pomiarowych;

6. dokonanie niezbędnych pomiarów;

7. zapisanie wyników pomiarów do tabel;

8. wykreślenie charakterystyk;

9. obliczenie parametrów obliczalnych lub odczytanie parametrów wykreślnych z

charakterystyk;

10. wyciągnięcie wniosków;

11. zapisanie wniosków.

II. Schematy układów pomiarowych:

I schemat pomiarowy filtra RC (R = 1 kΩ, C = 100 nF) do obserwacji charakterystyki częstotliwościowej filtra

II schemat pomiarowy filtra RC (R = 1 kΩ, C =100 nF) do obserwacji spadków amplitudy napięcia

III schemat pomiarowy filtra RC (R = 1 kΩ, C = 470 nF) do obserwacji spadków amplitudy napięcia

IV schemat pomiarowy filtra RC (R = 1 kΩ, C = 1 μ F) do obserwacji spadków amplitudy napięcia

III. rozpoczęcie pomiarów:

1. obserwacja charakterystyki częstotliwościowej filtra:

a) zmontowanie pierwszego schematu pomiarowego;

b) ustawienie parametrów przyrządów:

- generator funkcyjny: amplituda sygnału: 7 V, kształt sygnału: sinusoida,

częstotliwość 10Hz,

- oscyloskop: Tryb X/T, Wyzwalanie w kanale A, podstawa czasu: 20ms,

2V/dz., sprzężenie DC (dla obu kanałów);

c) uruchomienie przyrządów;

d) obserwacja przebiegu na oscyloskopie;

e) regulacja częstotliwości generatora funkcyjnego w przedziale 10Hz – 10kHz;

f) regulacja podstawy czasu oscyloskopu dla zachowania czytelności

charakterystyki (zakres 20ms - 2μs/dz.);

g) obserwacja charakterystyk pod względem jakościowym sygnału i zanotowanie

wniosków.

2. obserwacja spadków amplitudy sygnału wyjściowego filtra w zależności od

częstotliwości sygnału wejściowego i sprzężenia zwrotnego:

a) zmontowanie drugiego schematu pomiarowego;

b) ustawienie parametrów przyrządów:

- generator funkcyjny: amplituda sygnału: 14 V, kształt sygnału: sinusoida,

częstotliwość: zgodnie z wartością z tabeli,

- woltomierze: oba woltomierze dopasować do zakresu mierzonego napięcia oraz

nastawić na tryb pomiaru wartości między szczytowych;

c) uruchomienie przyrządów;

d) ustawianie generatora funkcyjnego zgodnie z częstotliwościami podanymi w

tabeli pomiarowej;

e) odczytać i wpisać wyniki do tabeli pomiarów;

f) pomiary powtórzyć dla kolejnych dwóch schematów pomiarowych;

g) wyniki wpisać do tabeli pomiarów;

h) narysować charakterystyki częstotliwościowe filtrów;

i) określić częstotliwości graniczne dla wszystkich filtrów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: