LABOLATORIM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH	Dzień: piątek Godz.: 8^15
Grupa nr: 11 Marcin Sułkowski Jolanta Woleńska	Ćwiczenie nr: 7 TEMAT: Filtry aktywne
Data wykonania: 08.01.98	Ocena:

1. Projekt filtru aktywnego pasmowo-przepustowego z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym

Założenia projektowe :

- częstotliwość środkowa f₀=3,5kHz;

- wzmocnienie przy częstotliwości środkowej A₀=2V/V;

- dobroć układu Q=15;

Rys.1 Schemat ideowy filtru pasmowo-przepustowego z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym

Po przekształceniu definicji filtru mamy:

Zakładamy wartość pojemności C=C₁= C₂=10nF

Mając te dane możemy obliczyć rezystancję :

Aby otrzymać żądane wzmocnienie obliczamy rezystancję

Następnie obliczamy rezystancję :

Biorąc pod uwagę wykaz elementów dostępnych na matrycy montażowo-pomiarowej wartości elementów filtrów są następujące:

R₁= 33kΩ + 1kΩ +240Ω = 34,24kΩ

R₂= 61,9kΩ + 75kΩ=136,9

R₃=100Ω+51Ω = 151Ω

C= 9,6nF

Rys.2 Schemat ideowy zaprojektowanego filtru

2. Pomiary filtru

Rys.3 Schemat blokowy układu pomiarowego

2.1.Pomiar napięć stałych

U_WE=0V, U_WY=10mV

2.2. Pomiar zależności U_WY=f(U_WE)

Pomiary zostały dokonane zgodnie ze schematem pokazanym na rysunku 3 dla czterech częstotliwości :100Hz , 1kHz , 3.6kHz , 5kHz .

f = 100Hz		f = 1kHz
Uwe	Uwy	Uwe	Uwy
[V]	[mV]	[V]	[mV]
0,06	1,9	0,064	9,6
0,062	3,5	0,4	60
0,398	18,16	0,8	121
0,81	37	1,17	177
1,17	52	2,53	380
2,5	100	4	600
4,1	187	6	914
6	274	9,2	1376
9	410	10,05	1500
10	452	11,797	1074
12	527

f = 3,6kHz		f = 5kHZ
Uwe	Uwy	Uwe	Uwy
[V]	[V]	[V]	[mV]
0,0643	0,094	0,0643	12,1
0,2	0,287	0,5	90
0,5	0,717	0,81	152
0,8	1,122	1,17	219
1,16	1,66	3	574
5	7	5,1	966
8	9,47	8	1497
11,8	10	10	1858
		11,8	2200

Rys.4 Wykres zależności U_WY=f(U_WE) przy f=100Hz

Rys.5 Wykres zależności U_WY=f(U_WE) przy f=1kHz

Rys.6 Wykres zależności U_WY=f(U_WE) przy f=3,6kHz

Rys.7 Wykres zależności U_WY=f(U_WE) przy f=5kHz

2.3. Pomiar charakterystyk przenoszenia

Uwe	=4V		=200mV
f	Uwy	ϕ	Uwy	ϕ
[kHz]	[V]	[°]	[V]	[°]
0,01	0,0192	125	0,0020	88
0,05	0,0925	85	0,0058	85
0,1	0,1795	88	0,0109	88
0,2	0,3300	87	0,0188	88
0,5	0,5940	82	0,0223	85
1	0,6100	86	0,0217	82
2	0,5000	87	0,0287	88
3	1,6000	78	0,0940	76
3,55	6,2000	0	0,3600	-7
4	2,0000	-67	0,1060	-71
5	0,7400	-80	0,0417	-81
10	0,2090	-85
20	0,0940	-84
50	0,0300	-80
100	0,0110	-72

Rys.8 Charakterystyka amplitudowa filtru przy Uwe =4V

Rys.9 Charakterystyka fazowa filtru przy Uwe=4V

Rys.10 Charakterystyka amplitudowa filtru przy Uwe=200mV

Rys.11 Charakterystyka fazowa filtru przy Uwe=200mV

Wnioski:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi strukturami filtrów aktywnych, pomiar ich parametrów oraz ich projektowanie. Badanym przez nas filtrem był aktywny filtr pasmowo-przepustowy z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym przedstawiony na rysunku 1. Pierwszym zadaniem ćwiczenia było obliczenie wartości elementów , tak aby filtr spełniał zadane założenia projektowe.

Po zmontowaniu układu z rysunku 2 , dokonaliśmy pomiarów zależności napięcia wyjściowego w funkcji napięcia wejściowego w układzie jak na rysunku 3. Z wyników tego pomiaru przedstawionego na wykresach widzimy , iż badana zależność jest w przybliżeniu liniowa. Od około 8V charakterystyki zaczynają się odchylać - wynika to z ograniczonego zakresu napięć wejściowych przenoszonych przez filtr. Wzmocnienie jest różne dla różnych częstotliwości. Wzmocnienie było najbliższe oczekiwanemu przy częstotliwości środkowej f₀=3,5kHz i malało wraz z oddalaniem się wartości częstotliwości od f₀=3,5kHz .

Kolejnym zadaniem był pomiar charakterystyk przenoszenia dla różnych wartości napięcia wejściowego. Wyniki pomiarów są przedstawione w postaci wykresów na rysunkach 8-11.

Zgodnie z oczekiwaniami największe wzmocnienie otrzymaliśmy przy częstotliwości f₀≅3,5kHz.

Według założeń projektowych szerokość pasma miała wynosić 233Hz. Na wykresach 8 i10 zaznaczono 3-decybelowe pasmo , które w przybliżeniu zgadza się z oczekiwanym. Z charakterystyk fazowych filtru (rys.9 i 11) możemy również odczytać częstotliwość środkową - punkt zmiany znaku , która wyniosła ≅3,5kHz.

Laboratorium Układów Elektronicznych. Sprawozdanie z ćwiczenia nr 7. strona 10

WOLTOMIERZ

ZASILACZ

OSCYLOSKOP

GENERATOR

FILTR AKTYWNY

WOLTOMIERZ

---