Przemysław Marciniak 199633

Ćwiczenie nr 9

Temat: Filtry pasywne

1. Wstęp:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami dotyczącymi filtracji sygnałów, charakterystyk wybranych filtrów elektrycznych i sposobami pomiaru tych charakterystyk oraz wyznaczania parametrów filtrów.

b) Spis przyrządów:

- wzmacniacz operacyjny odwracający i zasilacz napięcia stałego

- generator

- oscyloskop

- multimetr Metex

Błąd pomiarowy multimetru Metex: ∆Uv = 0,5%rdg+10dgt

1. Tabele pomiarowe:

1. Pomiar charakterystyki wejściowej wzmacniacza odwracającego o K= 10
   

f	Uwe	∆Uwe	σUwe	Uwy	∆Uwy	σUwy	K	σK	∆K	K+∆K	K	∆K	K+∆K
[Hz]	[v]	[v]	[%]	[v]	[v]	[%]	[v/v]	[%]	[v/v]	[v/v]	[dB]	[dB]	[dB]
500	0,415	0,003	0,74	2,684	0,014	0,54	6,467	1,28	0,083	6,467±0,083	16,215	0,207	16,214±0,207
	0,273	0,002	0,87	2,447	0,013	0,54	8,963	1,41	0,126	8,963±0,126	19,049	0,268	19,049±0,268
	0,213	0,002	0,97	2,196	0,012	0,55	10,310	1,52	0,156	10,309±0,156	20,265	0,307	20,265±0,307
	0,187	0,002	1,03	2,003	0,011	0,55	10,711	1,58	0,170	10,711±0,170	20,597	0,326	20,596±0,326
	0,176	0,002	1,07	1,911	0,011	0,55	10,858	1,62	0,176	10,857±0,176	20,715	0,336	20,714±0,336
	0,169	0,002	1,09	1,843	0,010	0,55	10,905	1,65	0,179	10,905±0,179	20,753	0,342	20,752±0,342
	0,156	0,002	1,14	1,706	0,010	0,56	10,936	1,70	0,186	10,935±0,186	20,777	0,353	20,777±0,353
	0,137	0,002	1,23	1,516	0,009	0,57	11,066	1,80	0,199	11,065±0,199	20,880	0,375	20,879±0,357
	0,118	0,002	1,35	1,319	0,008	0,58	11,178	1,92	0,215	11,177±0,215	20,967	0,403	20,967±0,403
	0,097	0,001	1,53	1,104	0,007	0,59	11,381	2,12	0,241	11,381±0,241	21,124	0,448	21,123±0,448
	0,080	0,001	1,75	0,932	0,006	0,61	11,650	2,36	0,275	11,650±0,275	21,327	0,503	21,326±0,503
	0,061	0,001	2,14	0,737	0,005	0,64	12,082	2,78	0,335	12,081±0,335	21,643	0,601	21,642±0,601
	0,040	0,001	3,00	0,516	0,004	0,69	12,900	3,69	0,477	12,900±0,477	22,212	0,820	22,211±0,820
	0,036	0,001	3,28	0,472	0,003	0,71	13,111	3,99	0,523	13,111±0,523	22,353	0,892	22,352±0,892

Pogrubiony pomiar pokazuje moment, gdy sygnał wyjściowy zniekształca się. Wyraźnie widać, że dla niższych napięć zwiększa się błąd pomiarowy.

1. Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza .

Dla największych wartości częstotliwości można zaważyć bardzo duży błąd pomiarowy.

c) Przykładowe obliczenia :

Ku = Uwy/Uwe

Ku = 1,315/0,122=10,779[VV] .

∆Uwe = 0,005∙0,122+0,001≈0,002 [mV].

∆Uwy = 0,005∙1,315+0,001≈0,008 [mV].

δKu=δUwy+δUwe [VV]

δKu=0,58+1,32=1,90% .

∆Ku=δKu∙Ku=0,019*10,779=0,204 [VV].

Ku=20,651 [VV]=20log10,779=20,651 [dB].

∆Ku=20,651 *1,9%≈0,391 [dB].

Wykres zależności wzmocnienia od częstotliwości ze skalą logarytmiczną

1. Wnioski

W ramach ćwiczenia zajmowaliśmy się dokonywaniem pomiarów napięcia wejściowego oraz wyjściowego na różnych częstotliwościach aby wyznaczyć wzmocnienie układu . Podczas pomiarów charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza można zauważyć, że w miarę wzrostu częstotliwości wzmocnieni nieznacznie maleje, ale tylko do pewnej wartości częstotliwości. Po jej przekroczeniu wzmocnienie gwałtownie rośnie. Częstotliwość tę nazywa się częstotliwością graniczą wzmacniacza. W naszym przypadku częstotliwość graniczna wynosi 500,2 Hz. Dla końcowych pomiarowców przy bardzo dużej częstotliwości, błąd pomiaru jest tak duży, że ciężko stwierdzić czy końcowa część wykresu jest prawidłowa.