29.10.2008

Układy elektroniczne

Ćwiczenie nr 3: Programowalne filtry aktywne.

Paweł Konik

TD3GrL02

I. Projektowanie filtru II rzędu.

1.Obliczenia parametrów elementów:

Parametry filtru: f_o=15.4kHz Q=1.5 H_o= -3

Ze wzorów projektowych wyznaczamy wartości pojemności C₁ i C₂:

C₁=Q/(2*π*f_o*R_E)=1.5/(2*π*15.4k*250k)≈62 pF

C₂=1/(Q*2*π*f_o*R_E)=1/(1.5*2*π*15.4k*250k)≈27 pF

2.Schemat filtru w programie:

3.Charakterystyka amplitudowa i fazowa:

4.Charakterystyka rzeczywista amplitudowa:

f [Hz]	Uwy [mV]	ku [V/V]	ku [dB]
10	485	1,447761	3,213939
1500	500	1,492537	3,478504
10000	684	2,041791	6,200226
11000	730	2,179104	6,765561
12000	760	2,268657	7,115376
13000	785	2,343284	7,396497
14000	790	2,358209	7,451646
15000	770	2,298507	7,228918
16000	710	2,119403	6,524271
17000	648	1,934328	5,730604
18000	570	1,701493	4,616601
19000	530	1,58209	3,984621
20000	473	1,41194	2,996327
50000	56	0,167164	-15,5371
100000	25	0,074627	-22,5421

U_we=335mV Ku[dB]=20*log(Uwy/Uwe)

Wnioski :

Filtr drugiego rzędu ma nachylenie charakterystyki w paśmie przejściowym -40dB/dekadę, co widać na wykresach. Występuje falistość charakterystyki co wskazuje ze jest to filtr Czebyszewa. Proces projektowy polega na dobraniu wartości kondensatorów oraz na konfiguracji połączeń. Wyniki pomiarów nie odbiegają bardzo od wyników symulacji, ogólna tendencja, np: do spadku wzmocnienia (wzrostu tłumienia) od danej częstotliwości jest zachowana.

II. Projektowanie kaskadowego filtru IV rzędu.

1.Obliczenia parametrów elementów:

Parametry filtru: f_o=15.4kHz Q= 1.5 H_o= 3

Korzystając z tabeli projektowej określamy współczynniki dla filtru IV rzędu:

Mnożnik dla Q wynosi odpowiednio dla pierwszego i drugiego segmentu projektowanego filtru: 0.541 i 1.307

Ze wzorów projektowych wyznaczamy wartości pojemności :

C₁=Q/(2*π*f_o*R_E)=1.5*0.541/(2*π*15.4k*250k)≈33.55 pF C₂=1/(Q*2*π*f_o*R_E)=1/(1.5*0.541*2*π*15.4k*250k) ≈50.9 pF

C₃=Q/(2*π*f_o*R_E)=1.5*1.307/(2*π*15.4k*250k) ≈81pF C₄=1/(Q*2*π*f_o*R_E)=1/(1.5*1.307*2*π*15.4k*250k) ≈21pF

Jako, że pojemność C₃ jest większa niż dopuszczalna w programie za pozwoleniem prowadzącego wprowadziłem maksymalną możliwą wartość, niestety spowodowało to znaczne przesunięcie się częstotliwości granicznej, a z braku czasu i samodzielnego wykonywania przeze mnie ćwiczenia nie było możliwości wykonywania części ćwiczenia od nowa.

2.Schemat filtru w programie:

3.Charakterystyka amplitudowa i fazowa:

Wnioski:

Filtr IV rzędu powstaje poprzez kaskadowe połączenie dwóch sekcji bikwadratowych. Proces projektowy przebiega jak wyżej z tym, że parametry filtru w zależności od typu musimy przyjąć z odpowiednimi mnożnikami (z tabeli projektowej). Niestety nie udało się przeprowadzić pomiarów dla tego filtru spowodowane było to faktem o którym napisałem powyżej

---