Cel Ćwiczenia :

Zapoznanie się z rodzajami , działaniem i właściwościami wzmacniaczy operacyjnych w ukł. filtrów aktywnych . Wykreślenie charakterystyk i porównanie ich z teoretycznymi.

Wiadomości Teoretyczne:

• Rodzaje filtrów :

• podział ze względu na zastosowane elementy :

• filtry reaktancyjne - RLC

• bezindukcyjne - RC

• aktywne - z zastosowaniem tranzystora lub wzmacniacza operacyjnego jako elementu aktywnego

• podział ze względu na przenoszony zakres sygnału :

• filtry dolnoprzepustowe

• f. górnoprzepustowe

• f. środkowo zaporowy tzw. zaporowy

• f. środkowo przepustowy tzw. pasmowy

Przykłady filtrów :

Filtry reaktancyjne

1. dolnoprzepustowy




Dla małej częstotliwości reaktancja XL jest stosunkowo mała i dlatego sygnał ten z niewielkim tłumieniem przechodzi przez obie cewki z wejścia na wyjście. Kondensator dla małej częstotliwości ma dużą reaktancję i dlatego nie zwiera sygnału do masy. Zwiera jednak sygnał wielkiej częstotliwości , gdyż im większa częstotliwość tym mniejsza jest jego reaktancja.

• II) Górnoprzepustowy




III) Filtr środkowo zaporowy - tzw. zaporowy




Sygnał o małej częstotliwości przejdzie swobodnie przez cewki do wyjścia układu. Sygnał wielkiej częstotliwości swobodnie przejdzie przez C1 do wyjścia układu. Natomiast równoległe układy C1L1 są tak dobrane , że stanowią dużą impedancję dla środkowej częstotliwości . Natomiast L2C2 jest tak dobrany , że środkowa częstotliwość stanowi małą impedancję - zwiera ją do masy.

IV ) Filtr środkowoprzepustowy




Filtry bezindukcyjne

czyli filtry RC , cewka zastąpiona jest rezystorem

Filtry aktywne

Powstają poprzez umieszczenie w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego filtru bezindukcyjnego . Filtry aktywne stosowane są dla sygnałów o niezbyt dużych częstotliwościach - do kilkudziesięciu kHz .

I ) filtr górno przepustowy z zastosowaniem wzmacniacza operacyjnego




Sygnał małej częstotliwości przechodzi przez filtr RC i podawany jest przeciwfazie przez pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego dzięki czemu tłumi na wejściu sygnał małej częstotliwości . Na wyjściu przenosi się więc jedynie wysoką częstotliwość.

2. filtr dolnoprzepustowy z zastosowaniem wzmacniacza operacyjnego




Prace filtrów obrazują charakterystyki przejściowe w postaci:

I) charakt. Amplitudowa U= f(F)

jest to napięcie w funkcji częstotliwości dla filtru dolnoprzepustowego.




II) charakt. Tłumienia a= f(F)

Zależność współczynnika tłumienia w funkcji częstotliwości . Współczynnik ten podawany jest bardzo często w skali log i wtedy jednośtką

tłumienia jest dB a= 20 log U1/U2




np. dolnoprzepustowy.

Przebieg ćwiczenia :

W ćwiczeniu będą do dyspozycji 2 filtry. Mierzyć będziemy Uwe i Uwy i na podstawie pomiarów wykonać należy charakterystyki z , których wyznaczyć należy częstotliwość graniczną . Mając do dyspozycji 2 filtry można utworzyć filtr środkowo-przepustowy lub zaporowy.

Schemat Pomiarowy

Tabela pomiarowa:

Filtr dolno przepustowy			Filtr górno przepustowy
Lp	f	U	f	U
	kHz	V	Hz	V
1	6,475	0	4,51	2,52
2	7,023	0,6	6,145	2,4
3	7,341	1,5	7,033	2,1
4	7,481	3	11,703	1,95
5	7,487	3,6	18,437	1,8
6	7,497	7,05	26,539	1,65
7	7,551	6,9	30,815	1,5
8	7,662	5,7	36,442	1,35
9	7,75	4,5	43,601	1,2
10	7,835	3,6	51,2	1,05
11	7,927	2,7	57,779	0,9
12	8,099	1,5	64,151	0,75
13	8,205	1,2	70,821	0,6
14	8,318	0,9	78,987	0,45
15	8,401	0,7	80,001	0,3
16	8,507	0,6
17	8,603	0,45
18	8,802	0,15
19	9	0







Spis przyrządów :

Ganerator laboratoryjny 1-80 kHz

Filtr dolno i górno przepustowy

Oscyloskop

Miernik uniwerslany 15-20 kHz

• Wnioski :

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna.

Badanie wzmacniaczy operacyjnych w układach filtrów aktywnych

_____________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

- 8 -

Zespół Szkół Elektrycznych nr 1 w Poznaniu			PRACOWNIA ELEKTRYCZNA I ELEKTRONICZNA
Imię i nazwisko:			Temat: Badanie wzmacniaczy operacyjnych w układach filtrów aktywnych				Numer Ćwiczenia: 16
Rok szkolny: 2001/2002	kl. III5	Grupa: 3	Data wykonania ćwiczenia: 14.02.2002	Data oddania ćwiczenia: 14.03.2002	Ocena:	Podpis:	Numer w dzienniku: 4