Дослідження активних rc–фільтрів

8.1 Мета роботи

Дослідження амплітудно-частотних характеристик RC– фільтрів. Експериментальне визначення граничних частот фільтрів. Встановлення зв`язку частотних і часових характеристик ланок другого порядку.

8.2 Підготовка до виконання роботи

8.2.1 Прочитати конспект лекцій та літературу [1, C. 343 – 373; 5 C. 484 – 492].

8.2.2 Зобразити принципові схеми фільтрів, що досліджуються.

8.2.3 Користуючись узагальненим методом вузлових потенціалів, здобути аналітичні вирази операторного коефіцієнта передачі за напругою і комплексного коефіцієнта передачі для різних схем.

8.2.4 Розрахувати амплітудно – частотні характеристики (АЧХ) RC– фільтрів в діапазоні частот 100 Гц – 20 кГц. Побудувати графіки АЧХ для трьох типів фільтрів – фільтра нижніх частот (ФНЧ), фільтра верхніх частот (ФВЧ) та смуго – пропускного фільтра (СФ). Значення елементів схем взяти з таблиці 8.1.

В роботі досліджуються АЧХ RC– фільтрів при зміні опору резистора (ФНЧ, СФ) і ємності конденсатора (ФВЧ) у колі зворотного зв`язку за допомогою перемикачів SA 1 – SA 3. Бригадам з парними номерами виконати розрахунки п.8.2.4 для положення “1” вказаних перемикачів, бригадам з непарними номерами – для положення “2”.

Таблиця 8.1 – Значення елементів схем фільтрів

Тип фільтра					C 1	C 2	C 3	C 4
кОм	нФ
ФНЧ						0,15	–	–
ФВЧ	6,4	97,5	–	–				1,2
СФ	71,4	71,4					–	–

8.3. Опис лабораторної установки

Лабораторна установка складається з двох блоків: базового і змінного. Базовий є блоком живлення. На його чільній панелі розташований тумблер увімкнення макета; на лівій бічній панелі – гнізда Г1 та Г2; на правій бічній панелі – гнізда Г3, Г4, Г5 (верхнє гніздо – потенційне, нижнє – “земляне”).

У змінному блоці, чільна панель якого наведена на рис.8.1., змонтовані активні RC– фільтри. В усіх фільтрах в якості активного елемента використовуються операційні підсилювачі типу К140 УD8. На чільній панелі розташований перемикач “Тип фільтра”, який дозволяє вмикати до відповідного фільтру генератор та вимірювальні прилади, і тумблери SA1 – SA3, які дозволяють змінювати один з параметрів фільтра (R або C). На правій бічній панелі розташований перемикач “~/П”, який дозволяє подавати на вхід схеми імпульсний сигнал замість синусоїдного.

В якості джерела синусоїдального сигналу використовується генератор типу Г3 – 33. Вихідна напруга вимірюється вольтметром типу В3 – 13. Аби спостерігати діаграми перехідної характеристики застосовується осцилограф типу С1 – 68.

8.4 Порядок виконання роботи

Увімкнути прилади і лабораторну установку. Перемикач “~/П” встановити в положення “~”.

Увімкнути генератор Г1, а вольтметр В3 – 13 – до гнізд Г4. Встановити вихідну напругу генератора 1В. Впевнитися, що вихідна напруга на виході ФНЧ, при частоті 100 Гц K _U (0) та виході ФВЧ при частоті 100 кГц K _U () також дорівнюють 1 В. Зняти амплітудно – частотні характеристики ФНЧ, ФВЧ, СФ для двох положень тумблерів SA1 – SA3. Визначити для кожної кривої максимальне значення коефіцієнта передачі K_max, а також значення частоти максимуму f _max( _max). Визначити смугу пропускання 2 _п для СФ. Увімкнути до гнізд Г4 осцилограф. Перевести перемикач “~/П” в положення “П”. Замалювати з додержанням масштабу осцилограми перехідних характеристик фільтрів для будь – якого положення перемикачів SA1 – SA2. При дослідженні СФ встановити частоту генератора приблизно 200 кГц; при дослідженні ФВЧ, ФНЧ – 1кГц.За допомогою осцилографа визначити сталу часу фільтрів.

Перевірити виконання співвідношень між числовими і частотними характеристиками, а саме:

для ФНЧ

ФВЧ

СФ

8.4 Змiст звiту:

– список приладів, які використовуються в роботі;

– принципові схеми активних RC– фільтрів;

– розрахунок операторного та комплексного коефіцієнтів передачi кожного з фільтрів;

– графіки АЧХ, побудовані за результатами розрахунку та експерименту;

– графіки перехідних характеристик фільтрів, отримані за результатами експерименту;

Дата добавления: 2017-02-01