Исследование работы фвч
В схеме RC фильтра верхних частот поменяем местами резистор R и конденсатор С. Далее рассчитаем по формулам: (1) - коэффициент передачи по напряжению по формуле; (2) и (3) - частоту среза:
Таблица 2 – Фильтр верхних частот
|
0.1 |
0.5 |
0.75 |
1 |
1.25 |
1.5 |
2 |
3 |
4 |
|
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
25 |
25.5 |
25.5 |
|
2.5 |
9 |
12 |
15 |
17 |
18 |
21 |
23 |
24 |
|
0.096 |
0.346 |
0.462 |
0.577 |
0.654 |
0.692 |
0.84 |
0.902 |
0.912 |
Построим АЧХ ФВЧ:
Рисунок 2 – АЧХ ФВЧ
Мост Вина
Собрав схему для Моста Вина, изменяя частоту синусоидального сигнала , найдем значения входного и выходного напряжения. Аналогично пунктам 1,2 рассчитаем коэффициент передачи по напряжению:
Таблица 3 – Мост Вина
|
0.1 |
0.5 |
0.75 |
1 |
1.5 |
2 |
2.6 |
3 |
4 |
6 |
10 |
|
26 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
|
2.5 |
7.5 |
7.5 |
9 |
9.5 |
9.5 |
9 |
8.5 |
7.5 |
6 |
4.5 |
|
0.096 |
0.294 |
0.294 |
0.353 |
0.373 |
0.373 |
0.353 |
0.333 |
0.294 |
0.236 |
0.176 |
Вычислим
резонансную частоту
по формуле (4), используя (3):
Также
рассчитаем полосу пропускания
:
Приведем АЧХ Моста Вина:
Рисунок
3 – АЧХ Моста
Вина
Полосовой фильтр
Соберем
цепь для режекторного фильтра
(параллельного колебательного контура),
где
.
По формулам из пункта 1 рассчитаем
коэффициент передачи по напряжению:
Таблица 4 – Полосовой фильтр
|
0.1 |
0.5 |
0.8 |
1.2 |
1.5 |
2.5 |
3 |
3.6 |
4.6 |
6 |
|
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
|
5 |
9.5 |
13 |
19.5 |
21.5 |
16 |
14.5 |
12 |
9 |
7.5 |
|
0.196 |
0.373 |
0.51 |
0.765 |
0.843 |
0.627 |
0.569 |
0.471 |
0.353 |
0.294 |
Найдем
резонансную частоту
:
По данным таблицы приведем АЧХ ПФ:
Рисунок 3 - АЧХ ПФ
Режекторный фильтр
Соберем
цепь для режекторного фильтра, где
.
Аналогично вышенаписанным пунктам
рассчитаем коэффициент передачи по
напряжению:
Таблица 5 – Режекторный фильтр
|
0.1 |
0.2 |
0.8 |
1 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
2 |
2.2 |
2.8 |
3.6 |
5 |
|
25 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25.5 |
25 |
|
21 |
21.5 |
16 |
13 |
9 |
5 |
5.5 |
9.5 |
12.5 |
15 |
20 |
22 |
24 |
|
0.84 |
0.843 |
0.627 |
0.51 |
0.353 |
0.196 |
0.216 |
0.372 |
0.49 |
0.588 |
0.784 |
0.863 |
0.96 |
Рассчитаем
антирезонансную частоту
по формуле:
По данным, полученным выше, построим АЧХ РФ:
Рисунок 5 – АЧХ РФ
Вывод: В ходе проведения данной лабораторной работы были изучены основные характеристики и области применения резистора, конденсатора и катушки индуктивности, в также работа фильтров нижних (ФНЧ) и верхних (ФВЧ) частот, полосового (ПФ) и режекторного (РФ) фильтров.
Изменяя частоту синусоидального сигнала , были зафиксированы значения входного и выходного напряжений осциллографическим методом для ФНЧ, ФВЧ, Моста Вина, полосового и режекторного фильтров.
Кроме этого, в процессе обработки результатов были рассчитаны: коэффициент передачи по напряжению , частота среза , резонансная и антирезонансная частоты. По полученным данным представлены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ).
Протокол:
