ĆW 17, Szkoła itp, Elektronika, Pracownia, pracownia ćw
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
ĆWICZENIE 17
Filtry elektryczne RC i RL
1. Trochę teorii
Filtrem nazywamy układ o strukturze czwórnika, który przepuszcza bez tłumienia (lub
z małym tłumieniem) prądy i napięcia w określonym paśmie częstotliwości ,a tłumi napięcia
i prądy leżące poza tym pasmem. Pasmo częstotliwości, które filtr przepuszcza nazywamy
pasmem przepustowym, a pasmo częstotliwości, które filtr tłumi nazywamy pasmem
tłumieniowym (zaporowym). Dla filtrów miarodajne są charakterystyki częstotliwościowe
określające warunki przenoszenia sygnałów przez filtr.
Parametrami filtrów są:
transmitancja napięciowa
k
u
,
k
u
U
2
(1)
U
1
kąt przesunięcia fazowego między sygnałem wyjściowym a wejściowym
.
częstotliwość graniczna
f
g
(lub
f
d
) dla której sygnał maleje do wartości równej
1
2
0
707
(2)
wartości wejściowej.
Rys.1. Schematy prostych filtrów:
a, b – dolnoprzepustowy,
c, d – górnoprzepustowy.
1.1.
Filtr dolnoprzepustowy
Zadaniem filtru dolnoprzepustowego jest:
przenoszenie, bez tłumienia sygnałów o małej częstotliwości,
tłumienie sygnałów o dużej częstotliwości, większej od częstotliwości granicznej
f
g
.
Realizacje prostych filtrów dolnoprzepustowych przedstawia rys.1a (filtr RC) i 1b (filtr RL).
Ćw. 17. Filtry elektryczne RC i RL
1
/
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Transmitancja napięciowa
k
u
i kąt przesunięcia fazowego
wyrażają się wzorami:
k
1
tg
f
(3)
u
2
f
1
(
f
/
f
)
g
g
gdzie:
f
g
2
1
-dla filtru RC
RC
f
g
2
R
-dla filtru RL
L
1.2.
Filtr górnoprzepustowy
Zadaniem filtru górnoprzepustowego jest:
przenoszenie, bez tłumienia sygnałów o dużej częstotliwości,
tłumienie sygnałów o małej częstotliwości, mniejszej od częstotliwości granicznej
f
d
.
Realizacje prostych filtrów górnoprzepustowych przedstawia rys. 1c (filtr RC)i 1d (filtr RL).
Transmitancja napięciowa
k
u
i kąt przesunięcia fazowego
wyrażają się wzorami:
k
1
tg
f
d
(4)
u
f
1
(
f
/
f
)
2
d
gdzie:
f
d
2
1
-dla filtru RC
RC
f
d
2
R
-dla filtru RL
L
1.3.
Wykres w skali półlogarytmicznej
Jest to wykres, którego jedna oś (u nas
OY
) jest liniowa, a druga
(OX
) ma tzw. podziałkę
logarytmiczną. Oś logarytmiczną stosuje się najczęściej tam gdzie jedna ze zmiennych
zawiera się w dużym przedziale zmienności, np. zakres częstotliwości od 50Hz do 30kHz.
Ćw. 17. Filtry elektryczne RC i RL
2
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
2. Wykonanie ćwiczenia
WYKAZ PRZYRZĄDÓW:
1.
Układ pomiarowy S3
2.
Generator funkcyjny DF1641A nr. …………………….
3.
Oscyloskop analogowy Goldstar serii OS-9020 nr.. ……………………
4.
woltomierz cyfrowy Sanwa PC510 nr. …………………….
2.1.
Filtr dolnoprzepustowy RC
Zestaw układ pomiarowy wg rys.2 i wskazówek prowadzącego,
Rys.2 Schemat układu pomiarowego filtru dolnoprzepustowego RC.
Generator
2
(U
1
= 0,5V) podłącz do gniazd
1
i
3,
Do obserwacji oscylogramów: drugi kanał oscyloskopu
3
podłącz do pomiaru
napięcia
u
2
,
(gniazda
4
i
3
), a pierwszy kanał – napięcie
u
1
,
Przy pomiarze napięć woltomierz PC510 9
4)
podłączaj kolejno do:
U
1
- do gniazd
5
i
7
,
U
2
- do gniazd
6
i
7
,
Kontrolując napięcie generatora zmierz napięcie wyjściowe i kąt przesunięcia
fazowego dla wartości częstotliwości podanych w tabeli 1,
Zapisz wyniki w tabeli 1.
Przerysuj oscylogramy napięć: wejściowego i wyjściowego,
W skali półlogarytmicznej wykreśl zależności
k
U
= f(f)
oraz
= f(f),
Wyznacz częstotliwość
f
g
,
Wykonaj kolejno połączenia między punktami podanymi w tabeli 2,
Wpisz wartości
R
i
C
odpowiadające danemu połączeniu i oblicz częstotliwość
graniczną filtru
f
g
,
Wyznacz doświadczalnie częstotliwość graniczną filtru
f
g
.
Ćw. 17. Filtry elektryczne RC i RL
3
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
2.2.
Filtr górnoprzepustowy RC
Zestaw układ pomiarowy wg rys.3 i wskazówek prowadzącego,
Rys.3. Schemat układu pomiarowego filtru górnoprzepustowego RC.
Generator
2
(U
1
= 0,5V) podłącz do gniazd
3
i
1,
Do obserwacji oscylogramów: drugi kanał oscyloskopu
3
podłącz do pomiaru
napięcia
u
2
,
(gniazda
4
i
1
), a pierwszy kanał – napięcie
u
1
,
Przy pomiarze napięć woltomierz PC510 (
4)
podłączaj kolejno do:
U
1
- do gniazd
7
i
5
,
U
2
- do gniazd
6
i
5
,
Kontrolując napięcie generatora zmierz napięcie wyjściowe i kąt przesunięcia
fazowego dla wartości częstotliwości podanych w tabeli 3.
Zapisz wyniki w tabeli 3,
Przerysuj oscylogramy napięć: wejściowego i wyjściowego,
W skali półlogarytmicznej wykreśl zależności
k
U
= f(f)
oraz
= f(f),
Wyznacz częstotliwość
f
d
.
2.3. Filtr dolnoprzepustowy RL
Zestaw układ pomiarowy wg rys.3 i wskazówek prowadzącego,
Rys.4. Schemat układu pomiarowego filtru dolnoprzepustowego RL.
Ćw. 17. Filtry elektryczne RC i RL
4
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Generator
2
(U
1
= 0,5V) podłącz do gniazd
3
i
1,
Do obserwacji oscylogramów: drugi kanał oscyloskopu
3
podłącz do pomiaru
napięcia
u
2
,
(gniazda
4
i
1
), a pierwszy kanał – napięcie
u
1
,
Przy pomiarze napięć woltomierz PC510 (
4)
podłączaj kolejno do:
U
1
- do gniazd
7
i
5
,
U
2
- do gniazd
6
i
5
,
Kontrolując napięcie generatora zmierz napięcie wyjściowe i kąt przesunięcia
fazowego dla wartości częstotliwości podanych w tabeli 4,
Zapisz wyniki w tabeli 4.
Przerysuj oscylogramy napięć: wejściowego i wyjściowego,
W skali półlogarytmicznej wykreśl zależności
k
U
= f(f)
oraz
= f(f),
Wyznacz częstotliwość
f
d
.
Wykonaj kolejno połączenia między punktami podanymi w tabeli 5,
Wpisz wartości
R
i
L
odpowiadające danemu połączeniu i oblicz częstotliwość
graniczną filtru
f
g
,
Wyznacz doświadczalnie częstotliwość graniczną filtru
f
g
.
2.4. Filtr górnoprzepustowy RL
2.3.
Zestaw układ pomiarowy wg rys.2 i wskazówek prowadzącego,
Rys.5 Schemat układu pomiarowego filtru górnoprzepustowego RL.
Generator
2
(U
1
= 0,5V) podłącz do gniazd
1
i
3,
Do obserwacji oscylogramów: drugi kanał oscyloskopu
3
podłącz do pomiaru
napięcia
u
2
,
(gniazda
4
i
3
), a pierwszy kanał – napięcie
u
1
,
Przy pomiarze napięć woltomierz PC510 (
4)
podłączaj kolejno do:
U
1
- do gniazd
5
i
7
,
U
2
- do gniazd
6
i
7
,
Kontrolując napięcie generatora zmierz napięcie wyjściowe i kąt przesunięcia
fazowego dla wartości częstotliwości podanych w tabeli 6,
Zapisz wyniki w tabeli 6.
Przerysuj oscylogramy napięć: wejściowego i wyjściowego,
Ćw. 17. Filtry elektryczne RC i RL
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]