Загрузка...

Лабораторная работа N 1. Фильтры


1. Исследование пассивного фильтра нижних частот (ФНЧ)

Подготовка к выполнению работы

   Схема пассивного RC-фильтра нижних частот 1-го порядка показана на рис.

Схема пассивного RC-фильтра нижних частот 1-го порядка

Коэффициент передачи фильтра определяется по формуле:

К(w) = , где частота среза w0 = 1/RC = 2 π f

 Для всех схем в лабораторной работе значения С и R задаются преподавателем в соответствии с номером варианта.

Вариант

С, нФ

R1, кОм

R2, кОм

1

10

1

10

2

20

1

5

3

30

0,5

5

4

40

0,2

1

5

50

0,4

4

6

60

0,2

5

7

70

0,3

10

8

80

0,5

5

9

90

0,2

1

10

100

0,3

2

11

110

0,2

1

12

120

0,1

2

13

130

0,05

1

14

140

0,2

2

15

150

0,3

1

 Порядок выполнения работы

 1.1.Собрать схему в программе WorkBench, как показано на рис. . К выходу и входу подключить Бодэ-плоттер и осциллограф (использовать 2 канала осциллографа: А и В). На вход подать сигнал от функционального генератора. Сопротивление резистора установить равным R1.

Not Supported

 

 

 

 

 

 

    С многофункционального генератора подать прямоугольные импульсы амплитудой 10 В, скважность – 0,5 (меандр). Частота импульсов – 1 кГц.

1.2. Включить работу схемы клавишей «Пуск». Открыть окно Бодэ-плоттера. Установить линейный (а не логарифмический) масштаб по осям f и К (lin).

Примечание: пределы коэффициента передачи (масштаб Vertical) установить от 0 до 1, пределы частоты (Horizontal) – ориентировочно от 1 mHz до 100 kHz. Для измерения АЧХ установить режим Magnitude, для измерения ФЧХ – Phase и пределы фазы – от -900 до 0.

1.3. Зарисовать АЧХ и ФЧХ в линейном масштабе, (при этом, кроме Боде-плоттера удобно использовать инструмент Display Graphs на панели инструментов).

1.4. По полученной АЧХ определить частоту среза фильтра. При этом удобно пользоваться вертикальной линейкой указателя в окне Боде-плоттера.

1.5. Установить логарифмический масштаб по осям f и К (log).

1.6. Зарисовать АЧХ в логарифмическом масштабе.

1.7. По полученной с помощью Боде-плоттера АЧХ в логарифмическом масштабе определить частоту среза фильтра.

1.8. Рассчитать теоретическое значение частоты среза w0 по формуле. Сравнить полученные значения.

1,9. При помощи осциллографа наблюдать входной и выходной сигнал, используя 2 канала осциллографа. Зарисовать временные диаграммы при сопротивлениях резистора, равных. R1и R2.

Примечание: масштаб усиления в каналах А и В установить примерно 10 V/div (т, е. 10 Вольт в 1 делении), масштаб развёртки –примерно 0.20ms/div, т. е. 0,2 мс в 1 делении.

 

2. Исследование пассивного фильтра верхних частот (ФВЧ)

 

Подготовка к выполнению работы

   

 

Схема пассивного RC-фильтра верхних частот 1-го порядка показана на рис..

RC-фильтр верхних частот

Коэффициент передачи фильтра определяется по формуле:

К(w) = где частота среза w0 = 1/RC = 2 π f

    Схема ФВЧ исследуется в работе совершенно аналогично 1-й части- ФНЧ.

 

Порядок выполнения работы

    2.1. – 2.9. Выполнить совершенно аналогично пунктам 1.2. – 1.9. Единственное отличие – поменять в схеме R и C местами. пределы измерения фазы – от 0 до +900.

  

3. Исследование полосового фильтра (ПФ)

 Подготовка к выполнению работы

 

 Схема ПФ в виде моста Вина показана на рис..

мост Вина

Максимальный коэффициент передачи фильтра определяется по формуле: К0 =

(В данном случае К = 1/3, т.к. R1=R2=R, C1=C2=C),

где w0 = 1/RC = 2πf – частота, на которой коэффициент передачи максимален

 

Порядок выполнения работы

 

3.1.Собрать схему моста Вина в программе WorkBench, (аналогично предыдущим, подключив функциональный генератор и Боде-плоттер)

   При снятии АЧХ при помощи Боде-плоттера режим работы функционального генератора не учитывается, поэтому в данной части работы генератор можно установить в любой режим (но подключить его нужно обязательно)..

1.2. Включить работу схемы клавишей «Пуск». Открыть окно Бодэ-плоттера. Установить линейный масштаб по осям f и К

1.3. Зарисовать АЧХ и ФЧХ в линейном масштабе.

1.4. По полученной АЧХ определить частоту w0 максимального коэффициента передачи фильтра.

1.5. Рассчитать теоретическое значение частоты w0 по формуле. Сравнить полученные значения.

 

Содержание отчёта

 

Для ФНЧ и ФВЧ в отчёте должны быть представлены:

— схема и номиналы элементов;

— графики АЧХ в линейном и логарифмическом масштабах. На графиках должны быть показаны значения частоты среза w0;

— график ФЧХ, на котором должны быть показана частота среза w0;

— расчёт теоретического значения частоты среза w0;

— временные диаграммы входного и выходного сигналов для 2 значений параметров R и C.

 

Для полосового фильтра:

— схема и номиналы элементов;

— графики АЧХ и ФЧХ в линейном масштабе с отмеченным значением w0.

— расчёт теоретического значения частоты w0;

 

Контрольные вопросы

 

Определение, классификация электрических фильтров. Порядок фильтра. Схемы и расчётные формулы для ФВЧ, ФНЧ, ПФ, РФ 1-го порядка. Графики АЧХ и ФЧХ.

Загрузка...