1 Filtry bierne i aktywne

1
Filtry bierne i aktywne
1.1
Zagadnienia do kartkówki sprawdzającej
• Filtry bierne: CR i RC – (jak wygląda prosta architektura filtrów I, II, III... stopnia?). Często używa się
innych nazw tych filtrów (różniczkujący/całkujący lub dolnoprzepustowy/górnoprzepustowy). Proszę
wiedzieć, który jest który.
• Umiejętność wyprowadzenia wzorów na funkcję przenoszenia filtru CR oraz RC I stopnia (metoda
liczb zespolonych lub transformata Laplace’a).
• Umiejętność wyprowadzenia zależności czasowej na odpowiedź filtrów CR i RC I stopnia (transformata
Laplace’a).
• Co to jest częstotliwość graniczna filtru ? Jaka jest zależność nachylenia charakterystyki amplitudowej
w paśmie zaporowym od rzędu filtru?
• Co to jest pasmo zaporowe i przenoszenia filtru?
• Znajomość kształtów charakterystyk częstotliwościowych filtrów CR i RC (z oznaczeniem częstotliwości
granicznej i wartości współczynnika nachylenia) oraz kształtów odpowiedzi czasowych na skok napięcia.
• Różnica pomiędzy filtrem biernym a filtrem aktywnym.
• Cechy charakterystyczne (porównanie) filtru Butterwortha, Czebyszewa, Bessela i krytycznego.
1.2
Sprawozdanie
Wszystkie charakterystyki częstotliwościowo-amplitudowe przedstawić w skali półlogarytmicznej, natomiast
wzmocnienie wyrazić w decybelach.
1.3
1.3.1
Filtry bierne
Filtr dolnoprzepustowy I rzędu
1. Zbadać odpowiedź czasową na sygnał prostokątny.
2. Zbadać charakterystyki czestotliwościowo-amplitudowe: wykreślić wykres Bodego wzmocnienia od częstotliwości. Wyznaczyć z danych zmierzonych wzmocnienie, częstotliwosć graniczną oraz asymptotyczne nachylenie charakterystki.
3. Wyznaczyć wartość teoretyczną częstotliwości granicznej. Porównać wyznaczone w powyższym punkcie
dane z oczekiwaniami teoretycznymi.
1.3.2
Filtr pasmowoprzepustowy
Powtórzyć analizę analogiczną do tej proponowanej dla filtru dolnoprzepustowego I rzędu.
1.3.3
Filtr górnoprzepustowy II rzędu
1. Zbadać odpowiedź czasową na sygnał prostokątny z przerzutem i po kompensacji przerzutu.
2. Zmierzyć rezystancję R układu z kompensacją.
3. Wyjaśnić teoretycznie zjawisko kompensacji przerzutu dla analizowanego układu oraz porównać zmierzoną wartość rezysnacji R z jej wartością przewidywaną teoretycznie.
4. Wyznaczyć charakterytsyki amplitudowo-częstotliwościowe dla różnych stałych czasowych I i II stopnia. Przeprowadzić analizę jak w punktach 2.-3. w 1.3.1.
1
1.4
Filtry aktywne
1. Przedstawić odpowiedź czasową na sygnał prostokątny dla wszystkich typów filtrów (Butterworth,
Bessel, Czebyszew, krytyczny)
2. Zmierzyć czas narastania odpowiedzi dla wszystkich filtrów.
3. Zmierzyć przerzut dla filtru Czebyszewa.
4. Wyznaczyć charakterystyki częstotliwościowo-amplitudowe wszytskich filtrów.
5. Z charakterystyk wyznaczyć częstotliwość graniczną, asympotyczne nachylenie charakterystyk, stopień
filtrów.
6. Wyznaczyć teoretyczne wartości częstotliwości granicznych i porównać z danymi z pomiarów.
7. Na podstawie zebranych danych i wykonanych analiz, dokonać porównania czterech typów filtrów.
2