Aktivní filtry. 1. Zadání: A. Na realizovaných invertujících filtrech 1.řádu s OZ: a) Dolní propust b) Horní propust c) Pásmová propust



Podobné dokumenty
MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření nízkofrekvenčního koncového zesilovače, část

Tvarovací obvody. Vlastnosti RC článků v obvodu harmonického a impulsního buzení. 1) RC článek v obvodu harmonického buzení

tvarovací obvody obvody pro úpravu časového průběhu signálů Derivační obvody Derivační obvod RC i = C * uc/ i = C * (u-ur) / ur(t) = ir = CR [

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů operačních zesilovačů část Test

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Semestrální práce NÁVRH ÚZKOPÁSMOVÉHO ZESILOVAČE. Daniel Tureček zadání číslo 18 cvičení: sudý týden 14:30

VLASTNOSTI KOMPONENTŮ MĚŘICÍHO ŘETĚZCE - ANALOGOVÁČÁST

Synchronní detektor, nazývaný též fázově řízený usměrňovač, je určen k měření elektrolytické střední hodnoty periodického signálu podle vztahu.

Fyzikální praktikum 3 - úloha 7

ELEKTROTECHNICKÁ MĚŘENÍ PRACOVNÍ SEŠIT 2-3

Pro vš echny body platí U CC = ± 15 V (pokud není uvedeno jinak). Ke kaž dému bodu nakreslete jednoduché schéma zapojení.

R 1 = 2 Ω, R 2 = 1 Ω R 3 = 0,5 Ω, R 4 = 1 Ω U = 2 V, I z = 2 A

A U = =1 = =0

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Měření statických parametrů tranzistorů

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

10 Měření parametrů vzduchové cívky

Pracovní třídy zesilovačů

výkon střídavého proudu, kompenzace jalového výkonu

Osnova: 1. Klopné obvody 2. Univerzálníobvod Oscilátory

Analogový osciloskop

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_04_Zesilovače a Oscilátory

I. STEJNOSMĚ RNÉ OBVODY

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

SYMETRICKÉ ČTYŘPÓLY JAKO FILTRY

Měření ve střídavých obvodech

Jednoduché rezonanční obvody

OPERAČNÍ ZESILOVAČE. Teoretický základ

8. Operaèní zesilovaèe

Obrázek č. 1 : Operační zesilovač v zapojení jako neinvertující zesilovač

VYSOKÁ ŠKOLA POLYTECHNICKÁ JIHLAVA Katedra elektrotechniky a informatiky Obor Počítačové systémy. Návrh laboratorního přípravku aktivního

A U. kde A je zesílení zesilovače, U 2 je výstupní napětí zesilovače a U 1 je vstupní napětí na zesilovači. Zisk po té můžeme vypočítat podle vztahu:

9. A/Č převodník s postupnou aproximací. Použití logického analyzátoru

ZDROJE MĚŘÍCÍHO SIGNÁLU MĚŘÍCÍ GENERÁTORY

Západočeská univerzita. Lineární systémy 2

Praktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech.

Experiment s FM přijímačem TDA7000

Operační zesilovače. a) Monolitický Hybridní Diskrétní. b) Přímo vázaný: Bipolární Modulační: Spínačový

r Odvoď te přenosovou funkci obvodů na obr.2.16, je-li vstupem napě tí u 1 a výstupem napě tí u 2. Uvaž ujte R = 1Ω, L = 1H a C = 1F.

MĚŘENÍ TRANZISTOROVÉHO ZESILOVAČE

5. 1. Násobička s rozdělením proudů (s proměnnou strmostí)

napájecí zdroj I 1 zesilovač Obr. 1: Zesilovač jako čtyřpól

NÍZKOFREKVENČNÍ ZESILOVAČ S OZ

15 s. Analytická geometrie lineárních útvarů

Laboratorní úloha KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí

ÚLOHY Z ELEKTŘINY A MAGNETIZMU SADA 11

1. Obecná struktura pohonu s napěťovým střídačem

Kvantové počítače algoritmy (RSA a faktorizace čísla)

návrh, simulace a implementace

6. Střídavý proud Sinusových průběh

Převodníky analogových a číslicových signálů

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Laboratorní úloha KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí

SMĚŠOVAČ 104-4R

1 Měření kapacity kondenzátorů

Obsah. 4.1 Astabilní klopný obvod(555) Astabilní klopný obvod(diskrétní)... 7

DIGITÁLNÍ KOMUNIKACE S OPTICKÝMI VLÁKNY. Digitální signál bude rekonstruován přijímačem a přiváděn do audio zesilovače.

Strojírenské výpočty. Technická zpráva č. 2

3. kapitola: Útlum, zesílení, zkreslení, korekce signálu (rozšířená osnova)

ABSTRAKT: ABSTRACT: KLÍČOVÁ SLOVA: KLÍČOVÁ SLOVA ANGLICKY:

Opravné prostředky na výstupu měniče kmitočtu (LU) - Vyšetřování vlivu filtru na výstupu z měniče kmitočtu

Přednáška 4 - Obsah. 1 Základní koncept přesného návrhu Koncept přesného operačního zesilovače... 1

TZB - VZDUCHOTECHNIKA

Měření vlastností optických vláken a WDM přenos

Operační zesilovač je integrovaný obvod se dvěma vstupy (invertujícím a neinvertujícím) a jedním výstupem.

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_353

Funkční měniče. A. Na předloženém aproximačním funkčním měniči s operačním zesilovačem realizujícím funkci danou tabulkou:

Datum tvorby

MĚŘENÍ NAPĚTÍ A PROUDŮ VE STEJNOSMĚRNÝCH OBVODECH.

Indukční děliče napětí

Obr. 3.1 Frekvenční vlastnosti čtyř základních kategorií filtrů

DS 200 Elektronický tlakový spínač s analogovým výstupem

Seznámení s přístroji, používanými při měření. Nezatížený a zatížený odporový dělič napětí, měření a simulace PSpice

Bipolární tranzistor. Bipolární tranzistor. Otevřený tranzistor

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Elektronické zpracování signálu

Zesilovač. Elektronický obvod zvyšující hodnotu napětí nebo proudu při zachování tvaru jeho průběhu. Princip zesilovače. Realizace zesilovačů

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

Použití: Sled fází Přístroj indikuje sled fází a dále chybové stavy (např. nepřítomnost některého fázového napětí).

Měření vlastností střídavého zesilovače

9 Impedanční přizpůsobení

Úloha č. 6 Stanovení průběhu koncentrace příměsí polovodičů

Přednáška 3 - Obsah. 2 Parazitní body effect u NMOS tranzistoru (CMOS proces) 2

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

1 Přesnost měření efektivní hodnoty různými typy přístrojů

Akustická měření - měření rychlosti zvuku

Možnosti potlačení asymetrické EMI v pásmu jednotek až desítek MHz

Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

Systém zvukové signalizace a spouštění motoru na základě stavu světla

GENERÁTOR NEHARMONICKÝCH PRŮBĚHU 303-4R

Obrázek č. 7.0 a/ regulační smyčka s regulátorem, ovladačem, regulovaným systémem a měřicím členem b/ zjednodušené schéma regulace

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Měření kmitočtu a tvaru signálů pomocí osciloskopu

2. Pasivní snímače. 2.1 Odporové snímače

TDA7000. Cílem tohoto experimentu je zkonstruovat FM přijímač s integrovaným obvodem TDA7000 a

5. ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ

Elektrotechnická měření - 2. ročník

Transkript:

Aktivní filtry. Zadání: A. Na realizovaných invertujících filtrech.řádu s OZ: a) Dolní propust b) orní propust c) Pásmová propust B. Změřte: a) Amplitudovou frekvenční charakteristiku napěťového přenosu A udb f(f). b) Fázovou frekvenční charakteristiku ϕ f(f) c) Určete skutečné mezní kmitočty f dd, f h, f dp, f hp d) Určete skutečnou vstupní impedanci filtrů Z vst při f... kz Ze změřených charakteristik a parametrů vypočtěte hodnoty součástek zapojení a porovnejte je se skutečně realizovanými hodnotami. Příslušné vztahy pro výpočet parametrů si odvodí studenti podle návodu sami v rámci domácí přípravy. Literatura: Kabeš, K.: OZ v automatizační technice. SNTL, Praha 989 Katalog Tesla (konstrukční) 38

. Popis měřeného předmětu: Zde se uvedou konkrétní zapojení filtrů. 3. Teoretický rozbor: a) měřeného předmětu Aktivní filtry jsou určeny k potlačení nebo naopak k zvýraznění určité části frekvenčního spektra signálu. Aktivní filtry jsou tvořeny zesilovači s odporově kapacitní zpětnovazební sítí. Podle pásma přenášených frekvencí rozlišujeme: dolní propusti horní propusti pásmové propusti a zádrže Dolní propust Přenos dolní propusti je v normovaném tvaru určen: F ( p) d k i A 0 ( + ap + bp ) i D kde P D j.ω/ ω d a ω d je mezní úhlová frekvence filtru, při které klesne přenos filtru o - 3 db vzhledem k ss zesílení A 0. Řád filtru n je určen nejvyšším exponentem operátoru p j.ω. Řád filtru přibližně určuje pokles amplitudové frekvenční charakteristiky o - n.0 db/ dek změny frekvence v oblasti frekvencí f > f d. Invertující dolní propust. řádu s OZ - využívá invertujícího zapojení OZ. i D ( ) C u u Obr. 4 Napěťový přenos dolní propusti odvodíme pomocí vztahu pro napěťový přenos invertujícího zesilovače s OZ s impedancí Z ve vstupu a impedancí Z ve zpětné vazbě. 39

Napěťový přenos v normovaném tvaru s využítím operátoru p j.ω : V souhlasu se vztahem (): Fd ( p). + pc. A 0 - / a b 0 ω d / C A 0 / f d /π C Vstupní impedance je rovna impedanci Z v invertujícím vstupu OZ. Fázová frekvenční charakteristika je je závislost arctg poměru imaginární a reálné části napěťového přenosu na frekvenci : ϕ d 80 o - arctg ω/ω d Při určování parametrů dolní propusti doporučuji tento postup: Ze změřené hodnoty Z vst určíme, z něho pomocí A umax, z hodnoty a změřené dolní mezní frekvence f d vypočteme nakonec C. orní propust Přenos horní propusti je v normovaném tvaru určen: F ( p) h A k ai bi ( + + ) P P i ( ) kde P jω/ω h a ω h je mezní úhlová frekvence filtru, při které klesne přenos filtru o - 3 db vzhledem k přenosu při vysokých frekvencích A (f > > f h ) Invertující horní propust. řádu s OZ C u u Obr. 5 Napěťový přenos horní propusti odvodíme opět pomocí vztahu pro napěťový přenos invertujícího zesilovače s OZ s impedancí Z ve vstupu a impedancí Z ve zpětné vazbě. Napěťový přenos v normovaném tvaru s využítím operátoru p j.ω : F ( p ) h. + pc. V souhlasu se vztahem (): A - / a b 0 ω h / C f h /π C A / 40

Vstupní impedance je rovna impedanci Z v invertujícím vstupu OZ. Fázová frekvenční charakteristika je je závislost arctg poměru imaginární a reálné části napěťového přenosu na frekvenci : ϕ h 80 o + arctg ω h /ω Při určování parametrů horní propusti doporučuji tento postup: Ze změřené hodnoty Z vst, požadované f a změřené f h určíme, z něho pomocí f h C, z hodnoty a změřené maximální hodnoty napěťového přenosu A umax vypočteme nakonec. Pásmová propust Vlastnosti pásmových filtrů jsou určeny dolní a horní mezní frekvencí f dp a f hp, při kterých se přenosy filtrů liší o - 3 db vzhledem k přenosu filtrů při střední frekvenci ω s. Ta je určena geometrickým průměrem ω ω. ω s dp hp Jsou-li obě frekvence shodné, tj. f dp f hp jedná se o úzkopásmový filtr. Činitel jakosti pásmové propusti Q je definován ωs Q Δω kde Δω je šířka pásma filtru. Pásmovou propust lze realizovat např. zapojením dolní propusti a horní propusti do kaskády. Kaskáda složená z těchto filtrů. řádu má přenosovou funkci: F ( p) p fs Δf A0. P A0 a a P ( + adpd ).( + ) ( + ad. PD ).( + ) P a Pro úzkopásmový filtr (f d f h, P D P P) můžeme psát: α. P A0 a Fp ( p) kde α β a D+ γ + β. P + γ. P a a a Invertující pásmová propust. řádu s OZ Vznikne složením invertující DP a P. Pro dosažení dostatečného přenosu v propustné oblasti je nutné, aby platilo: f ddp > f hp potom f dp f h f hp f dd ( 3 ) D C C u u Obr. 6 4

Napěťový přenos pásmové propusti odvodíme opět pomocí vztahu pro napěťový přenos invertujícího zesilovače s OZ s impedancí Z ve vstupu a impedancí Z ve zpětné vazbě. Napěťový přenos v normovaném tvaru s využítím operátoru p j.ω : F ( pc p ) p. ( + pc ).( + pc ) Pásmová propust je invertující V souhlasu se vztahem (3): ω hp A0. A a. ( + ).( + pc ) pc A0 ad a a C ωdp a C C. π. f. C. π. f. Pro platí: hp F p (p) - F d (p).f h (p) Vstupní impedance je rovna impedanci Z v invertujícím vstupu OZ. Fázová frekvenční charakteristika je je závislost arctg poměru imaginární a reálné části napěťového přenosu na frekvenci : ϕ p 80 o - arctg (-ω h /ω) - arctg (ω/ω dd ) ϕ p 80 o + arctg (ω h /ω) - arctg (ω/ω dd ) ϕ p 80 o arctg (ω h /ω) arctg (ω/ω dd ) ω h /ω ω/ω dd ω ω dd. ω h ω ω. ω ω ω dd h ω. ω hp dp Při určování parametrů pásmové propusti doporučuji tento postup: Ze změřené hodnoty Z vst, požadované f a změřené f dp určíme, z něho pomocí f dp C, z hodnoty a změřené maximální hodnoty napěťového přenosu A umax vypočteme a nakonec z a změřené f hp C. s Předností aktivních filtrů. řádu je jejich principiální jednoduchost, nevýhodou je malá strmost frekvenční charakteristiky 0 db/dek, která je použitelná jen pro málo náročné aplikace. U invertujících zapojení je navíc přímá souvislost mezi přenosem filtru a jeho časovou konstantou. dp 4

b) měřicí metody Vstupní impedanci filtrů určíme nejlépe pomocí vhodné varianty Ohmovy metody. Fázový posuv mezi výstupním a vstupním napětím filtru změříme metodou elipsy nebo číslicově pomocí univerzálního čítače. Měření fázového posunu pomocí univerzálního čítače ϕ t T. 360 t. f.360 se provede následujícím způsobem. Vstupní signál filtru přivedeme do kanálu B čítače, výstupní signál do kanálu A a zvolíme funkci měření časového intervalu t AB. Čítač bude ukazovat délku časového intervalu t mezi průchodem obou signálů napěťovou úrovní, kterou musíme nastavit v obou kanálech stejně. Fázový posun ve o pak vypočítáme pomocí trojčlenky podle vztahu Před měřením musíme nastavit stejnou spouštěcí úroveň v kanálu A i B, což se provede přivedením totožného signálu nízké frekvence do obou kanálů a nastavení točítek pro volbu úrovně spouštění do takové polohy, aby displej ukazoval nulovou hodnotu časového intervalu t. Nejlépe je toto provést na nulovou hodnotu úrovně spouštění. 43