PEE Lab 3

Ćwiczenie Nr 3: Badanie filtrów bikwadratowych i charakterystyk częstotliwościowych układów

Ćwiczenie jest ćwiczeniem wirtualnym. Student wykonuje pełny program badań przez Internet, wykorzystując opracowane do tego celu programy interakcyjne umieszczone poniżej

Badanie filtru bikwadratowego KHN

Schemat filtru KHN (Kerwina-Heulsmana-Newcomba [1]) wykorzystującego 3 wzmacniacze operacyjne przedstawiony jest na rys. 1.

Rys. 1 Schemat filtru bikwadratowego KHN

Filtr ten realizuje trzy podstawowe typy filtrów o następujących transmitancjach

• i charakterystyce fazowej opisanej wzorem:

• i charakterystyce fazowej opisanej wzorem:

• i charakterystyce fazowej opisanej wzorem:

Projektować będziemy filtr o zadanej wartości częstotliwości środkowej $f_0$, dobroci $Q$ oraz wartości wzmocnienia w paśmie $A$. Dla zadanych wartości tych parametrów należy obliczyć wartości rezystancji rezystorów i pojemności kondensatorów korzystając z następujących wzorów:

Przy założeniu: $C_1=C_2=C$, $R_1=R_2=R_3=R_4=R$ oraz $R_{f1}=R_{f2}=R_f$ Przyjmuje się: $R=20kW$ oraz $C=1nF$ lub $C=11nF$. Wartości elementów oblicza się wg wzorów:

lub lub

Na rys. 2 przedstawiono ikonę programu umożliwiającego zadawanie dowolnej wartości parametrów.

Rys. 2 Ikona programu do badania filtru KHN

Program badań:

Zaprojektować filtr KHN o podanych parametrach:

Filtr dolnoprzepustowy

• ADP = 2, f0=500Hz, Q = 1, dla C1 = C2 = 11nF
• ADP = 1, f0=1500Hz, , dla C1 = C2 = 11nF
• ADP = 0,1, f0=100Hz, , dla C1 = C2 = 11nF

Filtr środkowoprzepustowy

• ASP = 2, f0=200Hz, Q = 2, dla C1 = C2 = 11nF
• ASP = 4, f0=550Hz, , dla C1 = C2 = 11nF
• ASP = 0,5, f0=1000Hz, Q = 5, dla C1 = C2 = 11nF

Filtr górnoprzepustowy

• AGP = 3, f0=5000Hz, Q = 1, dla C1 = C2 = 1nF
• AGP = 1, f0=1500Hz, , dla C1 = C2 = 1nF
• AGP = 0,1, f0=10000Hz, , dla C1 = C2 = 1nF

Zbadać jak wpływa zmiana o niewielkie wartości (do 10%) rezystorów $R_{f1}$, $R_{f2}$ i $R_Q$ na parametry filtru. Skorzystać z poniższej tabeli oznaczając strzałkami zmiany wielkości: ä (wzrost), æ (zmniejszenie), b.z. (bez zmian). Badanie przeprowadzić dla 3 wybranych filtrów o różnych parametrach.