Celem naszego ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk przenoszenia filtrów aktywnych.

1. FILTR ŚRODKOWOPRZEPUSTOWY LC ZE WZMACNIACZEM OPERACYJNYM

Zmieniając częstotliwość generatora f wg tabeli (napięcie generatora U_{WE pp} = 0,5 [V] = const) badałyśmy zmiany napięcia U_{wy skut.}

f [kHz]	2,5	3	3,5	4	4,3	4,6	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8
UWYskut [V]	3,33	3,66	4,88	5,83	6,88	7,84	9,83	10,55	10,21	9,91	9,53	9,30	8,99

f [kHz]	8,5	9	9,5	10	12
UWYskut [V]	8,62	8,22	7,80	7,31	5,38

-3dB = ≈ 0,709 · U_max = 0,71 x 10,55 = 7,49

f_d = 4,5 kHz

f_g = 9,9 kHz

Δf = f_g - f_d =5,3 kHz

1. FILTR DOLNOPRZEPUSTOWY RC ZE WZMACNIACZEM OPERACYJNYM

a)

• C = 10 nF, R = 100 Ω

f [Hz]	200	500	1k	2k	5k	8k	10k	12k	15k	20k
UWYskut [V]	13,73	13,40	12,84	11,92	9,07	3,58	2,33	1,60	0,99	0,47

-3dB = = 0,71 · 13,73 = 9,75 [V]

f_g = 2400 Hz

• C = 10 nF, R = 1 kΩ

f [Hz]	200	500	1k	2k	5k	8k	10k	12k	15k	20k
UWYskut [V]	12,52	10,91	5,33	2,62	0,78	0,35	0,22	0,14	0,08	0,05

-3dB = = 0,71 · 12,52 = 8,90 [V]

f_g = 820 Hz

• C = 10 nF, R = 4,7 kΩ

f [Hz]	200	500	1k	2k	5k	8k	10k	12k	15k	20k
UWYskut [V]	6,52	2,58	1,13	0,48	0,14	0,08	0,06	0,05	0,04	0,02

-3dB = =0,71 · 6,52 = 4,63 [V]

f_g = 290 Hz

d)

• C = 1 μF, R = 100 Ω

f [Hz]	200	500	1k	2k	5k	8k	10k	12k	15k	20k
UWYskut [V]	2,18	0,78	0,30	0,16	0,09	0,08	0,06	0,05	0,04	0,03

-3dB = =0,71 · 2,18 = 1,55 [V]

f_g = 350 Hz

• C = 1 μF, R = 1 kΩ

f [Hz]	200	500	1k	2k	5k	8k	10k	12k	15k	20k
UWYskut [V]	0,23	0,12	0,11	0,1	0,08	0,06	0,05	0,04	0,03	0,02

-3dB = = 0,71 · 0,224 = 0,16 [V]

f_g = 360 Hz

• C = 1 μF, R = 4,7 kΩ

f [Hz]	200	500	1k	2k	5k	8k	10k	12k	15k	20k
UWYskut [V]	0,12	0,12	0,12	0,11	0,08	0,06	0,05	0,04	0,03	0,02

-3dB = = 0,71 · 0,12 = 0,08 [V]

f_g = 5500 Hz

1. FILTR GÓRNOPRZEPUSTOWY RC ZE WZMACNIACZEM OPERACYJNYM

Charakterystyka przenoszenia filtru (U_{we pp} = 0,5 [V] = const.)

• C = 10 nF, R = 4,7 kΩ

f [Hz]	20	50	100	200	500	1k	1,5k	2k	3,5k	5k	6k	7k	8,5k	10k
UWYskut[V]	0,003	0,008	0,015	0,03	0,08	0,15	0,23	0,3	0,50	0,65	0,73	0,77	0,84	0,88

-3dB = =0,71 · 0,88 = 0,62 [V]

f_d = 3900 Hz

• C = 10 nF, R = 47 kΩ

f [Hz]	20	50	100	200	500	1k	1,5k	2k	3,5k	5k	6k	7k	8,5k	10k
UWYskut [V]	0,03	0,08	0,17	0,33	0,73	1,88	2,38	3,33	5,86	8,74	10,4	9,69	8,69	7,69

-3dB = = 0,71 · 10,4 = 7,38 [V]

f_d = 4100 Hz

• C = 10 nF, R = 100 kΩ

f [Hz]	20	50	100	200	500	1k	1,5k	2k	3,5k	5k	6k	7k	8,5k	10k
UWYskut[V]	0,07	0,018	0,34	0,69	2,04	3,5	5,19	7,04	12	11,05	10,32	9,67	8,69	7,71

-3dB = = 0,71 · 12 = 8,52 [V]

f_d = 2400 Hz

d)

• C = 10 nF, R = 4,7 kΩ

f [Hz]	20	50	100	200	500	1k	1,5k	2k	3,5k	5k	6k	7k	8,5k	10k
UWYskut[V]	0,003	0,008	0,015	0,03	0,08	0,15	0,23	0,30	0,50	0,65	0,73	0,77	0,84	0,88

-3dB = = 0,71 · 0,88 = 0,62 [V]

f_d = 5200 Hz

• C = 4,7 nF, R = 4,7 kΩ

f [Hz]	20	50	100	200	500	1k	1,5k	2k	3,5k	5k	6k	7k	8,5k	10k
Uwyskut[V]	0,003	0,004	0,004	0,013	0,03	0,07	0,11	0,14	0,22	0,28	0,31	0,35	0,36	0,38

-3dB = = 0,71 · 0,38 = 0,3 [V]

f_d = 6100 Hz

1. WNIOSKI

W filtrze dolnoprzepustowym górna częstotliwość graniczna zmienia się wraz ze zwiększaniem wartości pojemności, co oznacza zawężanie pasma przenoszenia przez filtr. Wartość tłumienia, przy tej samej wartości częstotliwości, jest większa dla większych wartości pojemności, czyli wartość tłumienia zwiększa się wraz ze wzrostem pojemności. Można zauważyć, że filtr szybciej zaczyna blokować wyższe częstotliwości gdy zwiększymy opór układu blokującego.

Charakterystyka filtra środkowoprzepustowego pokazuje, jakie częstotliwości są przepuszczane a jakie tłumione. Z nakreślonej przez nas charakterystyki można zauważyć, że składowe o częstotliwościach niższych od 3dB będą przenoszone przez filtr, ponieważ słabo tłumione będą ich częstotliwości graniczne.

W charakterystykach dla filtra górnoprzepustowego zauważamy znaczny wpływ zmian wartości zarówno pojemności jak i rezystancji. Wraz ze wzrostem rezystancji rośnie wartość napięcia wyjściowego U_WYskut , a także zakres przepuszczanych częstotliwości. Podobne zmiany występują podczas zwiększenia wartości pojemności kondensatora. Rośnie wtedy wielkość U_WYskut oraz poszerza się zakres przepuszczanych częstotliwości.