Gr. laboratoryjna: L3	Laboratorium z metrologii elektrycznej	Data: 12.01.2005 r..
Gr. ćwiczeniowa: 1	Badanie układów elektronicznych.	Ocena:
Wojciech Konstanty

I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiarów napięcia przepływającego przez filtry dolno i górno przepustowe RC.

2. Wiadomości uzupełniające:

Czwórnik - element cztero zaciskowy, mający dwie pary zacisków: wejściowe (1-1') oraz wyjściowe (2-2'). Czwórniki mogą zawierać elementy aktywne i pasywne, liniowe i nieliniowe o stałych skupionych lub rozłożonych. Przykłady czwórników:

• pasywne

• liniowe

• symetryczne

Czwórniki znalazły zastosowanie do rozwiązywania układów przesyłowych, układów teletransmisyjnych, schematów tranzystorów itp. Na przykład przy analizie układów przesyłowych stosuje się najczęściej czwórniki typu Π w celu odwzorowania linii przesyłowych, a czwórniki typu Γ lub Τ do odwzorowania transformatorów. Wprowadzenie połączeń łańcuchowych czwórników oraz rachunku macierzowego umożliwia analityczne wyznaczenie rozpływu prądów i rozkładów napięć w wybranych punktach układów.

Scemat czwórnika typu Π

Schemat czwórnika typu T

Schemat czwórnika typu Γ

W praktyce zachodzi często potrzeba przepuszczania, możliwie bez strat, sygnałów w żądanym zakresie częstotliwości, a silnego przytłumienia sygnałów w innym zakresie częstotliwości. Zakres częstotliwości sygnałów przepuszczanych nazywa się pasmem przepustowym, a zakres częstotliwości sygnałów tłumionych - pasmem tłumieniowym. Częstotliwość na pograniczu pasma przepustowego i pasma tłumieniowego nazywamy częstotliwościami granicznymi. Urządzenia służące do przepuszczania sygnałów o żądanym zakresie częstotliwości a tłumienia sygnałów poza tym zakresem nazywamy filtrami elektrycznymi częstotliwościowymi, a krótko filtrami.

Filtry częstotliwościowe są to czwórniki, włączane między źródło zasilające a odbiornik, mające na celu przepuszczanie sygnałów sinusoidalnych lub harmonicznych w pewnym zakresie częstotliwości a tłumienie - poza tym zakresem.

Pod względem zakresów częstotliwości filtry dzielimy na:

• filtry dolnoprzepustowe - przepuszczające sygnały o częstotliwościach ƒ < ƒ ₀ (ƒ ₀ - częstotliwość graniczna)

• filtry górnoprzepustowe przepuszczające sygnały o częstotliwościach ƒ > ƒ ₀

• filtry środkowoprzepustowe przepuszczające sygnały o częstotliwościach w zawartych w pewnym paśmie ƒ ₁ < ƒ < ƒ ₂ a tłumiące - poza tym pasmem.

• Filtry środkowo zaporowe tłumiące sygnały o częstotliwościach f zawartych w paśmie ƒ ₁ < ƒ < ƒ ₂ a przepuszczające - poza tym pasmem

PRZEDSTAWIAM PRZYKŁADOWE DANE, PONIEWAŻ ĆWICZENIE Z POWODU BRAKU PRZYRZĄDÓW NIE ZOSTAŁO PRZEPROWADZONE.

II CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

1. Badanie układów elektronicznych.

2. Schemat układu pomiarowego:

3. Przebieg ćwiczenia:

Do układu doprowadzić napięcie sinusoidalne zmienne o wartości U_e=1V. Zmieniać częstotliwość napięcia U_e według wartości podanych w tabeli, mierząc za każdym razem napięcie wyjściowe U_a układu dla dwóch wartości kondensator C.

4. Filtr dolnoprzepustowy RC

5. Przyrządy pomiarowe:

-Generator funkcjonalny PeakTech 2830, 230V-50/60Hz

-Filtr dolno i górnoprzepustowy PP-435 zestaw S3

-Multimetr M-3800 Neda 1604 9V 6F 2Z9V

Tabela pomiarów:

Ua =1 V
R =1 k Ω		C=150 nF		R = 1 kΩ		C=470 nF
f	Ua	fg obliczona	fg wyznaczona	f	Ua	fg obliczona	fg wyznaczona
kHz	V	kHz	kHz	kHz	V	kHz	kHz
0,05	1,08	1,6	2	0,05	1,04	3,5	3
0,1	1,07			0,1	0,97
0,2	1,05							0,2	0,81
0,3	1,02							0,3	0,67
0,4	0,99							0,4	0,56
0,5	0,95							0,5	0,48
0,6	0,91							0,6	0,42
0,7	0,86							0,7	0,37
0,8	0,82							0,8	0,33
0,9	0,78							0,9	0,30
1	0,73							1	0,27
1,5	0,56							1,5	0,18
2	0,45							2	0,12
3	0,28							3	0,05
4	0,18							4	0,01
5	0,12							5	0,00
10	0,00							10	0,00
20	0,00							20	0,00
30	0,00							30	0,00

Obliczenia częstotliwości granicznej f_g dla filtra dolnoprzepustowego RC:

,

Dane:

R=1000 Ω

C=150*10^-9F

=1666,6Hz = 1,6 kHz

Dane:

R=470 Ω

C=150*10^-9F

=3546Hz=3,5kHz

Charakterystyka U_a = f(ƒ)

Z pomiarów i wykresu wynika, że sygnał jest tłumiony przy częstotliwości 2 kHz i jest to według mnie częstotliwość graniczna dla pierwszego przypadku jest a dla drugiego 3 kHz

Filtr górnoprzepustowy RC

Tabela pomiarów:

Ue = 1 V
R = 1,8 kΩ		C=15 nF		R = 1 kΩ		C=15 nF
f	Ua	fg obliczona	fg wyznaczona	f	Ua	fg obliczona	fg wyznaczona
kHz	V	kHz	kHz	kHz	V	kHz	kHz
0,1	0,01	9	10	0,1	0,01	16	17
0,3	0,05			0,3	0,03
0,5	0,08							0,5	0,04
0,7	0,11							0,7	0,06
0,9	0,15							0,9	0,08
1	0,16							1	0,08
2	0,30							2	0,16
3	0,42							3	0,24
4	0,52							4	0,30
5	0,60							5	0,36
6	0,65							6	0,41
7	0,69							7	0,45
8	0,71							8	0,49
9	0,72							9	0,51
10	0,73							10	0,53
14	0,69							14	0,54
20	0,56							20	0,46
30	0,43							30	0,24
50	0,60							50	0,36

Obliczenia częstotliwości granicznej f_g dla filtra górnoprzepustowego RC:

,

Dane:

R=1800 Ω

C=15*10^-9F

=9259Hz = 9 kHz

Dane:

R=1000 Ω

C=15*10^-9F

=16666Hz=16kHz

Z pomiarów i wykresu wynika, że sygnał jest tłumiony przy częstotliwości 10 kHz i jest to według mnie częstotliwość graniczna dla pierwszego przypadku a dla drugiego 17 kHz

6. Wnioski:

Ćwiczenie miało na celu zapoznanie się rodzajami filtrów i ich charakterystykami.

Częstotliwości graniczne obliczone i wyznaczone były podobne, choć wydaje mi się,

że bardziej prawdopodobne są wielkości obliczone ponieważ należałoby uwzględnić

niedokładności odczytu z wykresu.

2

U₁

Z₁

U₂

Z

Y

U₂

U₁

Y

Z₁

Y₁

Y₂

Z

U₂

U₁

---