МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ЭПУ
отчет
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Аналоговая схемотехника»
Тема: Пассивные фильтры
Студент гр. 0207 _________________ Маликов Б.И.
Преподаватель _________________ Селиванов Л.М.
Санкт-Петербург
2023
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение свойств фильтров низких и высоких частот, а также полосовых фильтров, приобретение навыков работы с генератором сигналов и цифровым осциллографом.
СХЕМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 1 - RC фильтры: а – нижних частот; б – верхних частот
Рис. 2 - Полосовые фильтры: а – двухзвенный RC; б – фильтр Вина
Рис. 3 - LC фильтр нижних частот
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ
1. Исследование частотных свойств RC-фильтра верхних частот
Граничная частота исследуемого фильтра составляет:
Таблица 1. Частотные свойства RC-фильтра верхних частот
f, кГц |
f / fгр |
Результаты измерений |
Экспериментальные значения |
Теоретические значения |
||||||
Uвх, В |
Uвых, В |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
||
3,288 |
0,1 |
5,24 |
0,5444 |
73 |
0,10 |
-19,67 |
86,42 |
0,10 |
-19,67 |
84,29 |
6,577 |
0,2 |
5,24 |
1,01 |
34 |
0,19 |
-14,30 |
80,50 |
0,20 |
-14,15 |
78,69 |
9,865 |
0,3 |
5,24 |
1,5 |
22 |
0,29 |
-10,86 |
78,13 |
0,29 |
-10,83 |
73,30 |
13,153 |
0,4 |
5,24 |
1,9 |
14,40 |
0,36 |
-8,81 |
68,19 |
0,37 |
-8,60 |
68,20 |
16,442 |
0,5 |
5,24 |
2,28 |
10,40 |
0,44 |
-7,23 |
61,56 |
0,45 |
-6,99 |
63,43 |
19,730 |
0,6 |
5,24 |
2,62 |
8,80 |
0,50 |
-6,02 |
62,50 |
0,51 |
-5,77 |
59,04 |
23,018 |
0,7 |
5,24 |
2,92 |
6,80 |
0,56 |
-5,08 |
56,35 |
0,57 |
-4,83 |
55,01 |
26,306 |
0,8 |
5,24 |
3,18 |
5,60 |
0,61 |
-4,34 |
53,03 |
0,62 |
-4,09 |
51,34 |
29,595 |
0,9 |
5,24 |
3,38 |
4,80 |
0,65 |
-3,81 |
51,14 |
0,67 |
-3,49 |
48,01 |
32,883 |
1 |
5,24 |
3,56 |
3,80 |
0,68 |
-3,36 |
44,98 |
0,71 |
-3,01 |
45,00 |
65,766 |
2 |
5,20 |
4,52 |
1,28 |
0,87 |
-1,22 |
30,30 |
0,89 |
-0,97 |
26,57 |
98,649 |
3 |
5,20 |
4,8 |
0,60 |
0,92 |
-0,70 |
21,31 |
0,95 |
-0,46 |
18,43 |
131,532 |
4 |
5,20 |
4,96 |
0,40 |
0,95 |
-0,41 |
18,94 |
0,97 |
-0,26 |
14,04 |
164,415 |
5 |
5,20 |
4,96 |
0,22 |
0,95 |
-0,41 |
13,02 |
0,98 |
-0,17 |
11,31 |
197,298 |
6 |
5,20 |
5,04 |
0,16 |
0,97 |
-0,27 |
11,36 |
0,99 |
-0,12 |
9,46 |
230,181 |
7 |
5,20 |
5,04 |
0,12 |
0,97 |
-0,27 |
9,94 |
0,99 |
-0,09 |
8,13 |
263,064 |
8 |
5,20 |
5,04 |
0,10 |
0,97 |
-0,27 |
9,47 |
0,99 |
-0,07 |
7,13 |
295,947 |
9 |
5,20 |
5,08 |
0,06 |
0,98 |
-0,20 |
6,39 |
0,99 |
-0,05 |
6,34 |
328,830 |
10 |
5,20 |
5,08 |
0,04 |
0,98 |
-0,20 |
4,74 |
1,00 |
-0,04 |
5,71 |
3,2883 |
0,1 |
5,24 |
0,5444 |
73 |
0,10 |
-19,67 |
86,42 |
0,10 |
-20,04 |
84,29 |
Примеры вычислений экспериментальных значений для f = 3,2883 кГц:
Примеры вычислений теоретических значений для f = 3,2883 кГц:
Рис. 4 – АЧХ RC-фильтра верхних частот
Рис. 5 – ФЧХ RC-фильтра верхних частот
2. Исследование частотных свойств полосового фильтра Вина
Центральная частота исследуемого фильтра составляет:
Таблица 2. Частотные свойства фильтра Вина
f, кГц |
f / fгр |
Результаты измерений |
Экспериментальные значения |
Теоретические значения |
||||||
Uвх, В |
Uвых, В |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
||
4,823 |
0,1 |
5,28 |
0,56 |
42,00 |
0,11 |
-19,46 |
72,92 |
0,10 |
-19,46 |
73,14 |
9,646 |
0,2 |
5,28 |
0,98 |
17,00 |
0,18 |
-14,66 |
59,03 |
0,20 |
-16,77 |
57,99 |
14,469 |
0,3 |
5,28 |
1,28 |
8,80 |
0,24 |
-12,31 |
45,84 |
0,29 |
-7,90 |
45,32 |
19,292 |
0,4 |
5,28 |
1,50 |
5,00 |
0,28 |
-10,93 |
34,72 |
0,37 |
-5,92 |
34,99 |
24,115 |
0,5 |
5,28 |
1,62 |
2,80 |
0,31 |
-10,26 |
24,31 |
0,45 |
-4,56 |
26,57 |
28,937 |
0,6 |
5,28 |
1,70 |
2,00 |
0,32 |
-9,84 |
20,83 |
0,51 |
-3,60 |
19,57 |
f, кГц |
f / fгр |
Результаты измерений |
Экспериментальные значения |
Теоретические значения |
||||||
Uвх, В |
Uвых, В |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
||
33,760 |
0,7 |
5,28 |
1,74 |
1,20 |
0,33 |
-9,64 |
14,58 |
0,57 |
-4,83 |
13,65 |
38,583 |
0,8 |
5,28 |
1,76 |
0,44 |
0,33 |
-9,54 |
6,11 |
0,62 |
-4,09 |
8,53 |
43,406 |
0,9 |
5,28 |
1,78 |
0,32 |
0,34 |
-9,44 |
5,00 |
0,67 |
-3,49 |
4,03 |
48,229 |
1 |
5,28 |
1,78 |
0,00 |
0,34 |
-9,44 |
0,00 |
0,71 |
-3,01 |
0,00 |
96,458 |
2 |
5,28 |
1,58 |
-0,98 |
0,30 |
-10,48 |
-34,03 |
0,89 |
-0,97 |
-26,57 |
144,687 |
3 |
5,28 |
1,30 |
-0,92 |
0,25 |
-12,17 |
-47,92 |
0,95 |
-0,46 |
-41,63 |
192,916 |
4 |
5,28 |
1,10 |
-0,76 |
0,21 |
-13,62 |
-52,78 |
0,97 |
-0,26 |
-51,34 |
241,145 |
5 |
5,28 |
0,94 |
-0,72 |
0,18 |
-14,99 |
-62,50 |
0,98 |
-0,17 |
-57,99 |
289,374 |
6 |
5,28 |
0,82 |
-0,62 |
0,16 |
-16,18 |
-64,59 |
0,99 |
-0,12 |
-62,78 |
337,603 |
7 |
5,28 |
0,70 |
-0,58 |
0,13 |
-17,55 |
-70,49 |
0,99 |
-0,09 |
-66,37 |
385,832 |
8 |
5,28 |
0,64 |
-0,50 |
0,12 |
-18,33 |
-69,45 |
0,99 |
-0,07 |
-69,15 |
434,061 |
9 |
5,28 |
0,58 |
-0,46 |
0,11 |
-19,18 |
-71,88 |
0,99 |
-0,05 |
-71,35 |
482,290 |
10 |
5,28 |
0,46 |
-0,52 |
0,09 |
-21,20 |
-90,28 |
1,00 |
-0,04 |
-73,14 |
Примеры вычислений экспериментальных значений для f = 4,8229 кГц:
Примеры вычислений теоретических значений для f = 4,8229 кГц:
Рис. 6 – АЧХ фильтра Вина
Рис.
7 – ФЧХ
фильтра Вина
3. Исследование частотных свойств LC фильтра нижних частот
Резонансная частота исследуемого фильтра составляет:
Таблица 3. Частотные свойства полосового фильтра
f, кГц |
f / fгр |
Результаты измерений |
Экспериментальные значения |
Теоретические значения |
||||||
Uвх, В |
Uвых, В |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
K(f) |
KдБ(f), дБ |
|
||
23,215 |
0,1 |
12,72 |
13,60 |
-1,00 |
1,07 |
0,58 |
-8,36 |
1,01 |
0,09 |
0 |
46,430 |
0,2 |
12,72 |
13,60 |
-0,42 |
1,07 |
0,58 |
-7,02 |
1,04 |
0,35 |
0 |
69,645 |
0,3 |
12,56 |
14,40 |
-0,22 |
1,15 |
1,19 |
-5,52 |
1,10 |
0,82 |
0 |
92,860 |
0,4 |
12,40 |
15,20 |
-0,16 |
1,23 |
1,77 |
-5,35 |
1,19 |
1,51 |
0 |
116,076 |
0,5 |
12,08 |
16,40 |
-0,14 |
1,36 |
2,66 |
-5,85 |
1,33 |
2,50 |
0 |
139,291 |
0,6 |
11,60 |
18,40 |
-0,12 |
1,59 |
4,01 |
-6,02 |
1,56 |
3,88 |
0 |
162,506 |
0,7 |
10,32 |
20,80 |
-0,18 |
2,02 |
6,09 |
-10,53 |
1,96 |
5,85 |
0 |
185,721 |
0,8 |
8,00 |
24,00 |
-0,32 |
3,00 |
9,54 |
-21,40 |
2,78 |
8,87 |
0 |
197,328 |
0,85 |
6,32 |
24,80 |
-0,42 |
3,92 |
11,87 |
-29,84 |
3,60 |
11,13 |
0 |
208,936 |
0,9 |
4,72 |
24,80 |
-0,70 |
5,25 |
14,41 |
-52,65 |
5,26 |
14,42 |
0 |
220,543 |
0,95 |
4,24 |
24,00 |
-1,20 |
5,66 |
15,06 |
-95,27 |
10,26 |
20,22 |
0 |
232,151 |
1 |
4,96 |
22,40 |
-1,42 |
4,52 |
13,10 |
-118,68 |
11,78 |
20,83 |
-90 |
243,759 |
1,05 |
6,00 |
20,80 |
-1,52 |
3,47 |
10,80 |
-133,38 |
9,76 |
19,79 |
-180 |
255,366 |
1,1 |
6,96 |
19,20 |
-1,52 |
2,76 |
8,81 |
-139,74 |
4,76 |
13,56 |
-180 |
348,227 |
1,5 |
10,80 |
9,60 |
-1,38 |
0,89 |
-1,02 |
-173,00 |
0,80 |
-1,94 |
-180 |
464,302 |
2 |
11,92 |
4,80 |
-1,06 |
0,40 |
-7,90 |
-177,18 |
0,33 |
-9,54 |
-180 |
696,453 |
3 |
12,40 |
1,84 |
-0,69 |
0,15 |
-16,57 |
-173,00 |
0,13 |
-18,06 |
-180 |
1160,755 |
5 |
12,56 |
0,64 |
-0,42 |
0,05 |
-25,86 |
-175,51 |
0,04 |
-27,60 |
-180 |
2321,510 |
10 |
12,72 |
0,13 |
-0,20 |
0,01 |
-39,95 |
-163,81 |
0,01 |
-39,91 |
-180 |