POLITECHNIKA POZNAŃSKA Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej Zakład Energoelektroniki i Sterowania
Laboratorium elektroniki Ćwiczenie nr 5 Temat: Filtry aktywne RC.
Rok akademicki: 20010/2011 Kierunek: Elektrotechnika Studia: stacjonarne Rok studiów: II Semestr: IV Nr grupy: E-3/2/4
Uwagi:

1. Filtr aktywny dolnoprzepustowy RC – ze sprzężeniem bezpośrednim.

1.1 Wyniki pomiarów:

f [Hz]	U1(wej) [mV]	U2(wyj) [V]	Częstotliwość graniczna przy której pojawia się wzmocnienie Częstotliwość graniczna przy której wzmocnienie zaczyna maleć
2	440	8,4
4	515	13,6
6	350	14,4
10	315	14,2
15	100	14,4
20	37	14,4
30	34,6	14,4
40	35	14,4
50	42,9	14,4
70	37	14,2
90	40	14,2
120	36	14,2
130	33,4	14,2
150	36,6	14,4
170	37,7	14,2
190	39,7	14,2
215	26	14,2
250	37,5	14,2
270	41	14,4
300	34	14,4
350	39	14,4
400	35,3	14,4
500	37	14,4
600	37	14,4
700	40	14,2
800	41	14,4
900	43	14,2
1200	40	14,2
1400	43	14,2
1600	38	14,2
1800	38	14,2
2000	37	14,2
2500	41,4	14,2
3000	35	14,2
3500	44	14,2
4000	39	14,4
4500	40	14,4
5000	39	14,2
800	41	14,4
900	43	14,2
1200	40	14,2
1400	43	14,2
1600	38	14,2
1800	38	14,2
2000	37	14,2
2500	41,4	14,2
3000	35	14,2
3500	44	14,2
4000	39	14,4
4500	40	14,4
5000	39	14,2

1.2.Charakterystyka częstotliwościowa filtru

Otrzymana charakterystyka nie jest słuszna, ponieważ teoretycznie powinna ona wyglądać następująco:

Natomiast częstotliwość graniczną wyznaczamy prostą obniżając ją o 3 dB poniżej wartości 1, po czym punkt przecięcia tej prostej wyznaczy nam wartość częstotliwości granicznej.

1.3.Odpowiedź filtru na skok napięcia:

1. Filtr aktywny dolnoprzepustowy RC – ze sprzężeniem rezystancyjnym.

2.1.Wyniki pomiarów:

f [Hz]	U1(wej) [mV]	U2(wyj) [V]
11	5,4	11,8
20	5,4	11,8
30	5,4	12
150	5,4	12,2
220	5,4	12,6
280	5,4	12,8
310	5,4	13,4
340	5,4	13,6
370	5,4	14
390	5,4	14,4
405	5,4	14,6
430	5,4	15
1000	5,4	15
1100	5,4	14,4
1200	5,4	10,4
1300	5,4	8,2
1400	5,4	6,6
1500	5,4	5,4
1700	5,4	4
1900	5,4	3,2
2100	5,4	2,4
2200	5,4	2,2
2500	5,4	1,8
3000	5,4	1,2
3500	5,4	0,8
4000	5,4	0,6
4,500	5,4	0,6
5000	5,4	0,4
6000	5,4	0,2

2.2. Charakterystyka częstotliwościowa:

3. Odpowiedź filtru na skok napięcia

1. Filtr dolnoprzepustowy Butterworth’a 4 rzędu - ze sprzężeniem bezpośrednim.

3.1. Wyniki pomiarów.

f [Hz]	U1(wej) [mV]	U2(wyj) [V]
10	5,4	13,8
40	5,4	13,6
100	5,4	13,8
150	5,4	14
250	5,4	14,2
360	5,4	15,0
670	5,4	14,6
700	5,4	14,2
720	5,4	13,6
740	5,4	12,8
790	5,4	12,6
810	5,4	12,6
845	5,4	12,0
885	5,4	11,4
915	5,4	11,0
960	5,4	10,2
1000	5,4	9,4
1100	5,4	7,0
1150	5,4	6,0
1200	5,4	5,0
1250	5,4	4,2
1300	5,4	3,6
1350	5,4	3,0
1400	5,4	2,6
1450	5,4	2,2
1500	5,4	2,0
1550	5,4	1,8
1600	5,4	1,6
1650	5,4	1,4
1700	5,4	1,2
1750	5,4	1,0
1800	5,4	1,0
1900	5,4	0,8
2000	5,4	0,6
2200	5,4	0,4
3300	5,4	0,2

3.2.Charakterystyka częstotliwościowa

3.3.Odpowiedź filtru na skok napięcia

1. Filtr dolnoprzepustowy Butterworth’a 4 rzędu – ze sprzężeniem rezystancyjnym.

4.1.Wyniki pomiarów

f [Hz]	U1(wej) [mV]	U2(wyj) [V]
10	5,4	6,2
90	5,4	6,0
170	5,4	5,8
300	5,4	5,4
330	5,4	5,2
370	5,4	5,0
390	5,4	4,8
425	5,4	4,6
480	5,4	4,4
530	5,4	4,0
595	5,4	3,6
610	5,4	3,4
665	5,4	3,2
700	5,4	3,0
710	5,4	2,8
740	5,4	2,6
795	5,4	2,4
830	5,4	2,2
870	5,4	2,0
910	5,4	1,8
970	5,4	1,6
1000	5,4	1,4
1100	5,4	1,2
1200	5,4	1,0
1300	5,4	0,8
1350	5,4	0,6
1600	5,4	0,4
1800	5,4	0,2

4.2.Charakterystyka częstotliwościowa

4.3.Odpowiedź filtru na skok napięcia.

1. Wyznaczenie częstotliwości granicznych.

Stosując metodę przedstawioną w punkcie pierwszym odczytałem z wykresów wartości częstotliwości granicznych poszczególnych filtrów. Wynoszą one odpowiednio:

Filtr dolnoprzepustowy 2 rzędu ze sprzężeniem rezystancyjnym f_g = 1020Hz

Filtr dolnoprzepustowy 4 rzędu ze sprzężeniem bezpośrednim f_g = 1000Hz

Filtr dolnoprzepustowy 4 rzędu ze sprzężeniem rezystancyjnym f_g = 200Hz

1. Wnioski.

Przedmiotem naszego ćwiczenia było badanie filtrów aktywnych dolnoprzepustowych RC. Odpowiednio 2 rzędu ze sprzężeniem bezpośrednim i rezystancyjnym oraz 4 rzędu Butterworth’a dla takich samych przypadków sprzężeń zwrotych.

Po przeanalizowaniu wszystkich otrzymanych charakterystyk oraz częstotliwości granicznych badany filtrów można zauważyć, że nie wszystkie otrzymane przebiegi pokrywają się z tym teoretycznymi. Tutaj widzimy, że przebieg filtru Butterworth’a ze sprzężeniem rezystancyjnym najbardziej odzwierciedla właściwą charakterystykę. Można także zaobserwować, że dla tego filtru częstotliwość graniczna jest o wiele niższa niż dla pozostałych przypadków.

W porównaniu z innymi filtrami, filtr Butterwortha ma najbardziej płaski przebieg charakterystyki amplitudowej w pasmie przepustowym. Odbywa się to kosztem ostrości załamania charakterystyki w obszarze przejściowym, między pasmem przejściowym a pasmem zaporowym.