POLITECHNIKA LUBELSKA W LUBLINIE WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI			Ćwiczenie nr 1
Temat: Charakterystyki częstotliwościowe filtrów biernych (program komputerowy PSpice)			Data: 2006-03-05
Wykonali: Kawka Jacek	Rok akadem. 2005/006	Grupa: ED 4.1	Ocena:

Wiadomości wstępne:

W układach liniowych zasilanych napięciem sinusoidalnie zmiennym wartości prądów i napięć zależą nie tylko od wartości napięcia zasilającego i od parametrów elementów, ale również od częstotliwości, które przedstawiają zależności dowolnej wielkości fizycznej lub parametru układu elektronicznego od częstotliwości. Charakterystyki częstotliwościowe najczęściej rysujemy dla czwórników takich jak filtry i wzmacniacze.

Istnieją dwie podstawowe charakterystyki częstotliwościowe czwórników:

1. Charakterystyka amplitudowo częstotliwościowa zwana również charakterystyka amplitudową lub charakterystyka przenoszenia, przedstawia zależność wzmocnienia napięciowego od częstotliwości.

2. Charakterystyka fazowo-częstotliwościowa, zwana również charakterystyką fazową, przedstawia zależność przesunięcia fazowego wprowadzonego przez czwórnik od częstotliwości.

Wzmocnieniem napięciowym czwórnika nazywamy stosunek skutecznej wartości napięcia wyjściowego do skutecznej wartości napięcia wejściowego (1). Ponieważ wartość skuteczna napięcia zmiennego jest wprost proporcjonalna do amplitudy, to wzmocnienie napięciowe może być policzone również ze stosunku amplitud(2):

(1)
(2)

Przesuniecie fazowe weprowadzone przez czwórnik jest, rowne przesunięciu fazowemu napięcia wyjściowego względem napięcia wejściowego, a zarazem różnicy faz początko wychnapięcia wyjściowego i wejściowego(3). Dla uproszczenia obliczeń z reguły zakładamy, że faza początkowa równa się zeru, zatem przesuniecie fazowe jest równe fazie początkowej napięcia wyjściowego.

uwy-uwe (3) uwy (4)

Filtry należą do układów elektronicznych mających właściwości selektywne, czyli przenoszące na wyjście (lub nie) sygnały z pewnego wybranego zakresu częstotliwości, zwanego pasmem przenoszenia.

Pasmem przenoszenia nazywamy zakres częstotliwości, w którym wzmocnienie napięciowe nie maleje więcej niż
.

Przebieg ćwiczenia:

Po uruchomieniu programu rysujemy schemat filtru który wygląda następująco:

Schemat składa się za:

1. Kondensatora C1 o pojemności 0.5

2. Rezystora o rezystancji 10k

3. Źródła napięcia zmiennego 20V

4. Zacisków wejściowych i wyjściowych

5. Dwóch uziemień

Po tak przygotowanym schemacie wchodzimy w zakładke Analise i wybieramy opcje Setup ustawiamy AC Swep na pts/Dec 101 start frq 0.1 end freq 100K i przyciskamy przycisk Simulate i otwiera nam się okno Probe Kursor

Wyznaczanie charakterystyki amplitudowej

Klikamy na przycisk Add Trace i w oknie Trace expession wpisujemy :

Program pokazuje nam wykres:

Wyznaczanie dolnej częstotliwości granicznej:

Znowu klikamy na przycisk Add Trace i w oknie Trace expession wpisujemy :

program nanosi nam na wykres linie pozimą:

Aby odczytać częstotliwość graniczną wybieramy opcje Toggle Cursor i łapiemy kursorem myszki punkt przecięcia charakterystyk okno Probe Cursor pokazuje nam wartość częstotliwości granicznej która wyności w tym przypadku 31,82.

Odczytywanie wartości wzmocnienia dla częstotliwości 10kHz ponownie opcje Toggle Cursor i łapiemy kursorem myszki punkt w którym charakterystyka osiąga 10 kHz i okno Probe Cursor pokazuje nam wartość 1,000

Wyznaczanie charakterystyki logarytmicznej

Klikamy na przycisk Add Trace i w oknie Trace expession wpisujemy :

20 log10(V(Uwy)/V(Uwe)) program pokazuje nam wykres:

Wyznaczanie charakterystyki amplitudowej napięcia wyjściowego:

W oknie schematics wybieramy zakładkę Markers i opcje Markers Adwanced wybieramy marker vdb i umieszczamy na węźle wyjściowym ponownie naciskamy przycisk Symulate

W oknie Probe pokazuje się wykres:

Sprawdzam wpływ zmiany wartości elementów na kształt charakterystyk

Amplitudowej:

Logarytmicznej:

amplitudowej napięcia wyjściowego:

---