ELEMETY ELEKTRONIKI - LABORATORIUM
Kierunek		NAWIGACJA
Specjalność		Transport morski	Semestr	II
Ćw. 2	Filtry analogowe - układy całkujące i różniczkujące

• Sebastian Borzymowski

Bartosz Banasiewicz

Jakub Bujas

• Grupa A11

• Filtracja

Jest to szereg procesów zachodzących w danych układach mających na celu odizolowanie wartości niepożądanych od sygnału głównego. Filtracja sygnałów jest jednym z najistotniejszych zadań współczesnej elektroniki. Dzięki niej można wytłumić sygnały pochodzące od zakłóceń analizując w dalszych krokach jedynie sygnał pożądany.

Najważniejsza analiza filtrów odbywa się w dziedzinie częstotliwości. Oznacza to, iż bada się je pod kątem odpowiedzi na sygnały o różnych częstotliwościach. W nich zawiera się tak zwane pasmo przenoszenia. Jest to takie pasmo częstotliwości, dla którego sygnały o częstotliwości zawartej w tym paśmie nie ulegają wytłumieniu lub są tłumione w sposób nieznaczny. Jednocześnie z pojęciem pasma przenoszenia określa się pasmo zaporowe, czyli pasmo częstotliwości, w którym sygnały zostają wytłumione. Punktem rozdzielającym obydwa pasma jest częstotliwość graniczna f_{g ­­­} równa w skali logarytmicznej -3dB. Powyżej tejże wartości występuje pasmo przenoszenia natomiast poniżej częstotliwości o sygnale wytłumionym.

Przebieg ćwiczenia

Po zbudowaniu układu filtrów i wprowadzeniu pożądanych wartości otrzymaliśmy najprostsze układy filtrów analogowych typu RC.

Filtr dolnoprzepustowy

Filtr górno-przepustowy

Filtr dolnoprzepustowy i górno-przepustowy [rysunek I i II].

Dane:

U=25V przy 50kHz

R=15kOhm

C=1pF

Jak widać na załączonych wykresach ich częstotliwość graniczna wynosi - 3dB czyli około 10,44MHz. Po podstawieniu danych do wzoru na częstotliwość graniczna wynik wyszedł nam przybliżony do tego uzyskanego w programie Multisim2001 równy 10,65MHz. Dowodzi to że wzór na częstotliwość graniczna jest poprawny:

• Układ różniczkujący i całkujący

Układy RC analizując w dziedzinie czasu, można zauważyć, że układ będący filtrem dolnoprzepustowym jest jednocześnie układem całkującym, a filtr górno-przepustowy jest jednocześnie układem różniczkującym. Analizując przebiegi czasowe sygnału wejściowego (prostokątnego) i wyjściowego z układu powyższych układów można zaobserwować całkowanie, bądź różniczkowanie sygnału wejściowego

Układ rozpatrzyliśmy dla następujących ustawień:

U= 25V przy 10, 25 oraz 50kHz

C=100nF

R= 15kOhm.

Z rysunku I i II możemy stwierdzić ze są to układy całkujące (filtr dolnoprzepustowy) i różniczkujące (filtr górno-przepustowy)sygnał wejściowy, który po przejście przez filtr analogowy zostaje oczyszczony ze zbędnych informacji.

W układzie różniczkującym powstały swoistego rodzaju znaczne wychylenia linii poziomu napięcia, które mogłyby spowodowane niedokładnym dobraniem parametrów prądowych co do właściwości rezystancji jak i akumulacji energii przez kondensator.

Stosując filtr wąskopasmowy do eliminacji składowej podstawowej można wzmocnić pozostałe małe składowe.

   

R

C

U_we

U_wy

R

C

U_we

U_wy