Rys Filtr górnoprzepustowy aktywny R

Transkrypt

1 Ćwiczenie 20 Temat: Filtr górnoprzepustowy i dolnoprzepustowy aktywny el ćwiczenia Poznanie zasady działania filtru górnoprzepustowego aktywnego. Wyznaczenie charakterystyki przenoszenia filtru górnoprzepustowego aktywnego. zytanie schematów elektronicznych, przestrzeganie zasad bhp podczas montażu elementów. INSTUKJA DO WYKONANIA ZADANIA Przestrzegaj zasad BHP przy pomiarach elektrycznych. Zachowaj ostrożność w czasie ćwiczenia. Sprawdź stan elementów zastosowanych w ćwiczeniu oraz narzędzi. Układ filtru górnoprzepustowego aktywnego przedstawiono na rys. 2--, w którym na pięcie wyjściowe jest pobierane z dwóch wyprowadzeń rezystora, i ys. 2-- Filtr górnoprzepustowy aktywny VO V (2--) jx 2 2 X X tg ( ) Z równania 2-- wynika, że im mniejsza wartość reaktancji Xc, tym większe napięcie wyjściowe. Ze względu na to, że reaktancja Xc = /(2 π f ) oraz, że im większa jest częstotliwość f, tym mniejsza jest reaktancja Xc; to w górnym zakresie częstotliwości można uzyskać większe napięcie wyjściowe. Na rys. 2--2(a) przedstawiono układ filtru górnoprzepustowego aktywnego składające go się z górnoprzepustowego obwodu pasywnego oraz wzmacniacza operacyjnego. harakterystykę przenoszenia tego filtru przedstawiono na rys. 2--2(b). (a) Filtr górnoprzepustowy (b) harakterystyka przenoszenia ys Filtr górnoprzepustowy aktywny Jak przedstawiono na rys. 2--2(a), wtórnik napięciowy o wzmocnieniu A V = zbudowany ze wzmacniaczem operacyjnym rezystorem 3 zapewnia obciążenie o dużej impedancji dla obwodu filtru górnoprzepustowego? Obwody zbudowane z elementów 2 i tworzą dwa stopnie układu filtru górnoprzepustowego. zęstotliwość odcięcia nazywaną też dolną częstotliwością spadku 3-decybelowego f L filtru górnoprzepustowego można obliczyć z poniższych wzorów: f L (2--2) 2 2 Jeśli =2, to f L 2 NIEZBĘDNY SPZĘT LABOATOYJNY KL-2200 podstawowy moduł edukacyjny z laboratorium układów elektrycznych 2. KL moduł układu wzmacniacza operacyjnego (3) 3. Oscyloskop POEDUA. Ustawić moduł KL na module KL-2200 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), po czym zlokalizować blok a. Wykonać połączenia, posługując się układem pomiarowym

2 przedstawionym na rys i schematem montażowym przedstawionym na rys Do modułu KL do prowadzić napięcie stałe +2V i -2V z zasilacza o napięciu ustawionym na stałe znajdującego się w module KL Do wyprowadzeń wejściowych IN2 (Vi) doprowadzić z generatora funkcyjnego znajdującego się w module KL sygnał sinusoidalny o napięciu międzyszczytowym 5 Vp-p. Dołączyć wejście oscyloskopu do wyprowadzeń wyjściowych OUT (TP4). 3. Ustawiając kolejno częstotliwości z zakresu od 0Hz do 5kHz podane w tablicy 2- -, zmierzyć i zapisać w tablicy 2-- napięcia wyjściowe odpowiadające ustawianym częstotliwościom. 4. Obliczyć wzmocnienie napięciowe ze wzoru Ay = /Vi i wypełnić tablicę Wykreślić na rys charakterystykę przenoszenia filtru górnoprzepustowego aktywnego i zaznaczyć na niej dolną częstotliwość 3-decybelowego spadku f L. zęstotliwość k.k.2k 2k 3k 4k 6k 8k 0k 2k 5k Tablica 2-- ys Filtr górnoprzepustowy aktywny. ys Schemat montażowy (moduł KL blok a) ys PODSUMOWANIE Filtr górnoprzepustowy może przepuszczać tylko te sygnały, których częstotliwość jest większa od dolnej częstotliwości 3-decybelowego spadku tego filtru. 2

3 Poznanie zasady działania filtru dolnoprzepustowego aktywnego. Wyznaczenie charakterystyki przenoszenia filtru dolnoprzepustowego aktywnego. zytanie schematów elektronicznych, przestrzeganie zasad bhp podczas montażu elementów. INSTUKJA DO WYKONANIA ZADANIA Układ filtru dolnoprzepustowego aktywnego przedstawiono na rys. 2-2-, w którym napięcie wyjściowe jest pobierane z dwóch wyprowadzeń kondensatora, i ys Filtr dolnoprzepustowy aktywny 0 jx X 90 VO V (2--) jx 2 2 X X tg ( ) Z równania 2-2- można wywnioskować, że im większa reaktancja Xc, tym większe napięcie wyjściowe. Ponieważ reaktancja Xc = (2π f ), zatem im mniejsza częstotliwość, tym większa reaktancja Xc i tym większe napięcie wyjściowe w dolnym zakresie częstotliwości. Na rys (a) przedstawiono filtr dolnoprzepustowy aktywny zawierający wzmacniacz operacyjny, a na rys b charakterystykę przenoszenia układu filtru dolnoprzepustowego. (a) Filtr dolnoprzepustowy (b) harakterystyka przenoszenia ys Filtr dolnoprzepustowy aktywny zęstotliwość odcięcia nazywaną też górną częstotliwością spadku 3-decybelowego f H można obliczyć ze wzoru: f H = (2πl). Jak przedstawiono na rys (a), wtórnik napięciowy o wzmocnieniu A V = zbudowany ze wzmacniaczem operacyjnym i rezystorem zapewnia obciążenie o dużej impedancji dla obwodu filtru dolnoprzepustowego. Obwody 2 i tworzą układu filtr dolnoprzepustowy drugiego rzędu. NIEZBĘDNY SPZĘT LABOATOYJNY KL 2200 podstawowy moduł edukacyjny z laboratorium układów elektrycznych 2. KL moduł układu wzmacniacza operacyjnego (3) 3. Oscyloskop POEDUA. Ustawić moduł KL na module KL-2200 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), poczym zlokalizować blok a. Wykonać połączenia, posługując się układem pomiarowym przedstawionym na rys i schematem montażowym przedstawionym na rysunku Do modułu KL do prowadzić napięcia stałe +2 Vi-2 V z zasilacza o napięciu ustawionym na stałe znajdującego się w module KL Do wyprowadzeń wejściowych IN3 (Vi) doprowadzić z generatora funkcyjnego znajdującego się w module KL-2200 sygnał sinusoidalny o napięciu międzyszczytowym 5 Vp-p. Dołączyć wejście oscyloskopu do wyprowadzeń wyjściowych OUT (TP4). 3. Ustawiając kolejno częstotliwości z zakresu od 0 Hz do 5 khz podane w tablicy 2-2-, zmierzyć i zapisać w tablicy 2-2- napięcia wyjściowe odpowiadające ustawianym częstotliwościom. 4. Obliczyć wzmocnienie napięciowe ze wzoru A V = /Vi i wypełnić tablicę

4 5. Wykreślić na rys charakterystykę przenoszenia filtru dolnoprzepustowego aktywnego i zaznaczyć na niej górną częstotliwość 3-decybelowego spadku f H. zęstotliwość k 2k 3k 4k 6k 8k 0k 2k 5k Tablica 2-- ys Filtr dolnoprzepustowy aktywny. ys Schemat montażowy (moduł KL blok a) ys PODSUMOWANIE Filtr dolnoprzepustowy może przepuszczać tylko te sygnały, których częstotliwość jest mniejsza od górnej częstotliwości 3-decybelowego spadku tego filtru. 4

5 Zespół Szkół Mechanicznych w Namysłowie Temat ćwiczenia: Filtr górnoprzepustowy i dolnoprzepustowy aktywny Imię i nazwisko Nr ćw 20 Data wykonania Klasa 2TZ Grupa Zespół OENY Samoocena Wykonanie Ogólna el ćwiczenia; Wykaz materiałów Wykaz narzędzi i sprzętu.. Wykaz aparatury kontrolno-pomiarowej... SHEMAT FILTA GÓNOPZEPUSTOWEGO ys Filtr górnoprzepustowy aktywny. ys Schemat montażowy (moduł KL blok a). Ustawić moduł KL na module KL-2200 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), poczym zlokalizować blok a. Wykonać połączenia, posługując się układem pomiarowym przedstawionym na rys i schematem montażowym przedstawionym na rys Do modułu KL do prowadzić napięcie stałe +2V i -2V z zasilacza o napięciu ustawionym na stałe znajdującego się w module KL Do wyprowadzeń wejściowych IN2 (Vi) doprowadzić z generatora funkcyjnego znajdującego się w module KL sygnał sinusoidalny o napięciu międzyszczytowym 5 Vp-p. Dołączyć wejście oscyloskopu do wyprowadzeń wyjściowych OUT (TP4). 3. Ustawiając kolejno częstotliwości z zakresu od 0Hz do 5kHz podane w tablicy 2- -, zmierzyć i zapisać w tablicy 2-- napięcia wyjściowe odpowiadające ustawianym częstotliwościom. 5

6 4. Obliczyć wzmocnienie napięciowe ze wzoru Ay = /Vi i wypełnić tablicę Wykreślić na rys charakterystykę przenoszenia filtru górnoprzepustowego aktywnego i zaznaczyć na niej dolną częstotliwość 3-decybelowego spadku f L. zęstotliwość k.k.2k 2k 3k 4k 6k 8k 0k 2k 5k Tablica 2-- ys SHEMAT FILTA DOLNOPZEPUSTOWEGO ys Filtr dolnoprzepustowy aktywny. ys Schemat montażowy (moduł KL blok a) 6

7 Ustawić moduł KL na module KL-2200 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), po czym zlokalizować blok a. Wykonać połączenia, posługując się układem pomiarowym przedstawionym na rys i schematem montażowym przedstawionym na rysunku Do modułu KL do prowadzić napięcia stałe +2 Vi-2 V z zasilacza o napięciu ustawionym na stałe znajdującego się w module KL Do wyprowadzeń wejściowych IN3 (Vi) doprowadzić z generatora funkcyjnego znajdującego się w module KL-2200 sygnał sinusoidalny o napięciu międzyszczytowym 5 Vp-p. Dołączyć wejście oscyloskopu do wyprowadzeń wyjściowych OUT (TP4). 3. Ustawiając kolejno częstotliwości z zakresu od 0 Hz do 5 khz podane w tablicy 2-2-, zmierzyć i zapisać w tablicy 2-2- napięcia wyjściowe odpowiadające ustawianym częstotliwościom. 4. Obliczyć wzmocnienie napięciowe ze wzoru A V = /Vi i wypełnić tablicę Wykreślić na rys charakterystykę przenoszenia filtru dolnoprzepustowego aktywnego i zaznaczyć na niej górną częstotliwość 3-decybelowego spadku f H. zęstotliwość k 2k 3k 4k 6k 8k 0k 2k 5k Tablica 2-- WNIOSKI I SPOSTZZEŻENIA ys