Санкт-Петербургский политехнический университет
Высшая школа электроэнергетических систем
Лаборатория электрических аппаратов
Студент
Специальность электроэнергетика и электротехника
2 курса, группа № 3231302/90007
„19“ февраля 2021г.
Работа принята
Отчёт о работе
Исследование RC-фильтров
СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ
Рис. 1. Схема исследования высокочастотного RC-фильтра
Рис. 2. Схема исследования низкочастотного RC-фильтра
Замечания преподавателя:
Расчёт частоты среза при R = 470 Ом и C = 0,068 мкФ:
Табл. 1. Данные измерений при Uамп вх = 21,2 В
|
|
ФНЧ |
ФВЧ |
||
№ |
f, Гц |
Uамп вых, В |
Uамп вых/Uамп вх |
Uамп вых, В |
Uамп вых/Uамп вх |
1 |
1 |
21,2 |
1 |
0 |
0 |
2 |
1000 |
20,8 |
0,981 |
4,2 |
0,198 |
3 |
2000 |
19,7 |
0,929 |
7,9 |
0,373 |
4 |
3500 |
17,3 |
0,816 |
12,2 |
0,575 |
5 |
4000 |
16,5 |
0,778 |
13,3 |
0,627 |
6 |
4880 |
15,1 |
0,712 |
14,9 |
0,703 |
7 |
fc = 4980 |
15,0 |
0,708 |
15,0 |
0,708 |
8 |
5080 |
14,8 |
0,698 |
15,2 |
0,717 |
9 |
5500 |
14,2 |
0,670 |
15,7 |
0,741 |
10 |
6000 |
13,5 |
0,637 |
16,4 |
0,774 |
11 |
7000 |
12,3 |
0,580 |
17,3 |
0,816 |
12 |
8000 |
11,1 |
0,524 |
18,0 |
0,849 |
13 |
10000 |
9,4 |
0,443 |
19,0 |
0,896 |
14 |
15000 |
6,7 |
0,316 |
20,1 |
0,948 |
15 |
25000 |
4,1 |
0,193 |
20,8 |
0,981 |
16 |
50000 |
2,1 |
0,099 |
21 |
0,991 |
Рис. 3. Осциллограммы входного и выходного сигналов при снятии АЧХ фильтра нижних частот при fc
Рис. 4. Осциллограммы входного и выходного сигналов при снятии АЧХ фильтра верхних частот при fc
Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика фильтра нижних частот
Рис. 6. Амплитудно-частотная характеристика фильтра верхних частот
а) Входное
напряжение б)
Выходное напряжение
Рис. 7. Результаты FFT анализа фильтра нижних частот при fc
а) Входное
напряжение б) Выходное напряжение
Рис. 8. Результаты FFT анализа фильтра высоких частот при fc
Анализ полученных результатов и выводы:
По результатам эксперимента построены АЧХ фильтров верхних и нижних частот. Из них видно, что расчётное значение частоты срезы примерно совпадает с практическим.
По результатам FFT анализа видно, что в ФНЧ магнитуда верхних частот уменьшилась, а в ФВЧ уменьшилась магнитуда нижних частот.
Также из FFT анализа видно, что коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения уменьшился в ФНЧ на 9,13%, и увеличился в ФВЧ на 8,24% при частоте среза. Это связано с тем, что в фильтре нижних частот при частоте среза уменьшается амплитуда большего количества дополнительных высоких частот, связанных с шумами. А фильтр высоких частот уменьшил амплитуду напряжения при частоте среза (идеальная синусоида) больше, чем остальные амплитуды более высоких частот (и относительно небольшого количества низких частот), вследствие чего шумов по сравнению с синусоидальным сигналом на выходе стало больше.
Подпись выполнившего работу ___________