Laboratorium z Elektrotechniki i Elektroniki Ocena:

Ćwiczenie nr 9.

Filtry pasywne

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi pojęciami dotyczącymi filtracji sygnałów, charakterystyk wybranych filtrów elektrycznych i sposobami pomiaru tych charakterystyk oraz wyznaczania parametrów tych filtrów.

Badane filtry:

1. FDP - filtr dolnoprzepustowy

2. FGP - filtr górnoprzepustowy

3. Filtr selektywny

Część obliczeniowo-pomiarowa:

FDP - filtr dolnoprzepustowy

L.p	fu [Hz]	fod[Hz]	UWE[V]	UWY[V]	A(f)[V/V]	A(f)[dB]	T[ms]	τ[ms]	Φ[°]
1	50	52	0,858	0,895		0,3667	19	-0,446	-8,45
2	70	72	0,860	0,899	0,979	0,3852	13,9	-0,449	-11,62
3	100	103	0,861	0,898	0,959	0,3655	9,7	-0,442	-16,40
4	150	174	0,838	0,865	0,895	0,2754	5,7	-0,418	-26,43
5	200	225	0,839	0,853	0,841	0,1437	4,4	-0,400	-32,74
6	300	320	0,838	0,820	0,738	-0,1886	3,13	-0,369	-42,44
7	500	525	0,834	0,729	0,555	-1,1688	1,9	-0,297	-56,31
8	700	722	0,829	0,639	0,436	-2,2611	1,4	-0,249	-64,14
9	1000	1038	0,823	0,518	0,320	-4,0214	0,96	-0,190	-71,37
10	1500	1723	0,792	0,343	0,199	-7,2686	0,58	-0,126	-78,52
11	2000	2203	0,801	0,279	0,157	-9,1606	0,45	-0,101	-80,97
12	3000	3218	0,829	0,198	0,108	-12,4378	0,31	-0,072	-83,79
13	5000	5166	0,910	0,125	0,068	-17,2426	0,19	-0,045	-86,12
14	7000	7124	1,012	0,091	0,049	-20,9228	0,14	-0,034	-87,19
15	10000	10215	1,179	0,063	0,034	-25,4435	0,098	-0,024	-88.04
16	15000	17120	1,410	0,034	0,020	-32,3548	0,058	-0,014	-88,83
17	20000	21660	1,475	0,025	0,016	-35,4170	0,046	-0,011	-89,07

f_u-częstotliwość ustawiona

f_od -częstotliwość odczytana

Częstotliwość graniczna odczytana wynosi:

f_g≈350 Hz

Filtr dolnoprzepustowy składa się z opornika (R₁=2,133kΩ) włączonego szeregowo oraz kondensatora (C₁=102 nF) włączonego równolegle do układu.

Częstotliwość graniczną możemy obliczyć ze wzoru:

W dalszych obliczeniach zostanie wykorzystana częstotliwość graniczna odczytana.

Przykładowe obliczenia dla pozycji nr 1

FGP - filtr górnoprzepustowy

L.p	fu [Hz]	fod[Hz]	UWE[V]	UWY[V]	A(f)[V/V]	A(f)[dB]	T[ms]	τ[ms]	Φ[°]
1	50	52	0,866	0,032	0,029	-28,6474	19	4,46	88,35
2	70	72	0,865	0,045	0,040	-25,6761	13,9	3,39	87,71
3	100	103	0,860	0,065	0,057	-22,4317	9,7	2,34	86,73
4	150	174	0,842	0,109	0,096	-17,7577	5,7	1,34	84,48
5	200	221	0,842	0,139	0,122	-25,6459	4,5	1,04	83,00
6	300	320	0,842	0,198	0,175	-12,5729	3,13	0,69	79,92
7	500	516	0,838	0,311	0,276	-8,6097	1,94	0,40	74,00
8	700	723	0,833	0,412	0,373	-6,1150	1,38	0,26	68,12
9	1000	1242	0,804	0,584	0,568	-2,7769	0,81	0,13	55,39
10	1500	1702	0,798	0,677	0,687	-1,4283	0,59	0,08	46,60
11	2000	2212	0,806	0,746	0,776	-0,6719	0,45	0,05	39,14
12	3000	3172	0,826	0,810	0,870	-0,1699	0,31	0,03	29,57
13	5000	5084	0,904	0,859	0,943	-0,4435	0,20	0,01	19,50
14	7000	7085	1,009	0,877	0,969	-1,2178	0,14	0,006	14,25
15	10000	10275	1,180	0,890	0,985	-2,4498	0,10	0,003	9,94
16	15000	17029	1,404	0,887	0,994	-3,9889	0,06	0,001	6,03
17	20000	21674	1,472	0,890	0,997	-4,3704	0,05	0,0007	4,75

f_u-częstotliwość ustawiona

f_od -częstotliwość odczytana

Częstotliwość graniczna odczytana wynosi:

f_g≈1800 Hz

Filtr dolnoprzepustowy składa się z opornika (R₂=2,399kΩ) włączonego równolegle oraz kondensatora (C₂=47,3 nF) włączonego szeregowo do układu.

Częstotliwość graniczną możemy obliczyć ze wzoru:

W dalszych obliczeniach zostanie wykorzystana częstotliwość graniczna odczytana.

Filtr selektywny

L.p	fod[Hz]	UWE[V]	UWY[V]	A(f)[V/V]	A(f)[dB]	T[ms]	τ[ms]	Φ[°]
1	121	0,842	0,130	1,004	-16,2274	8,26	-0,01	-0,57
2	988	0,808	0,182	1,408	-12,9468	1,01	-0,03	-9,40
3	1360	0,803	0,289	2,195	-8,8764	0,73	-0,05	-22,35
4	1496	0,802	0,384	2,889	-6,3969	0,67	-0,06	-32,63
5	1536	0,802	0,426	3,194	-5,4953	0,65	-0,07	-36,83
6	1604	0,801	0,523	3,888	-3,7026	0,62	-0,07	-40,71
7	1669	0,799	0,654	4,845	-1,7394	0,60	-0,09	-56,60
8	1706	0,798	0,740	5,539	-0,6554	0,59	-0,10	-63,89
9	1823	0,796	0,812	7,145	0,1729	0,55	0,00
10	1847	0,797	0,763	6,932	-0,3787	0,54	0,13	84,70
11	1882	0,798	0,685	6,299	-1,3262	0,53	0,11	77,37
12	1933	0,800	0,568	5,165	-2,9748	0,52	0,10	67,87
13	1995	0,802	0,454	4,000	-4,9424	0,50	0,08	58,37
14	2029	0,803	0,404	3,508	-5,9667	0,49	0,07	54,04
15	2101	0,806	0,323	2,734	-7,9427	0,48	0,06	46,61
16	2269	0,808	0,212	1,736	-11,6215	0,44	0,04	35,45
17	2340	0,809	0,183	1,488	-12,9099	0,43	0,04	32,35
18	2505	0,812	0,136	1,100	-15,5203	0,40	0,03	27,21

Częstotliwość graniczna odczytana wynosi:

f_g≈1823 Hz

Filtr selektywny składa się z cewki (L₁=33 mH) włączonej szeregowo oraz kondensatora (C₃=238 nF) włączonego równolegle do układu. R_w+R_L=52,9Ω

Częstotliwość graniczną możemy obliczyć ze wzoru:

W dalszych obliczeniach zostanie wykorzystana częstotliwość graniczna odczytana.

Dobroć układu:

Wykresy:

FDP

FDG

Filtr selektywny

---