Порядок проведення роботи

1. Ознайомитись із лабораторними макетами активних фільтрів і визначити їх основні типи.

2. Підключити до входу кожного активного фільтру генератор синусоїдальної напруги і осцилограф до виходу. Змінюючи частоту синусоїдального сигналу від 20 Гц до 200 кГц і спостерігаючи зміну амплітуди вихідного сигналу побудувати ЛАЧХ кожного активного фільтру.

3. Визначити частоту зрізу і полосу пропускання кожного фільтру.

4. На основі даних про номінали елементів активних фільтрів і формул, що описують роботу фільтрів, розрахувати частоту зрізу і полосу пропускання кожного фільтру.

5. Порівняти результати експериментальних досліджень і теоретичні розрахунки. Вказати причини можливих розбіжностей результатів.

Схеми досліджуваних активних фільтрів

1.

= 10 кОм, =1 нФ.

2.

= 10 кОм, =1 нФ.

25

3.

=10 кОм, =2,2 нФ, =0,47 нФ

4.

=3,9 кОм,

=6,8 нФ

26

5

=10кОм, =4,7кОм,

= 100 Ом, =10нФ

=51 кОм, = =10 кОм,

= 5,1 кОм, =43 кОм, =1нФ, =2нФ

27

Звіт повинен містити:

1. Графіки ЛАЧХ кожного активного фільтру.

2. Результати розрахунків параметрів активних фільтрів.

3. Висновки про об’єм виконаної роботи і відповідність практичних результатів теоретичним.

Контрольні тестові питання

1. Дайте визначення і класифікацію активних фільтрів.

2. Які основні відмінності між активними і пасивними фільтрами?

3. Де застосовуються режекторні і смугові фільтри?

4. В чому різниця між фільтрами Баттерворта, Чебишева, Бесселя?

5. Що таке ФЧХ активного фільтра?

6. Що таке ЛАЧХ і діаграма Боде?

7. Як впливає збільшення порядку фільтра на його АЧХ?

8. Що таке крутизна АЧХ?

9. Як визначається добротність фільтра?

10. Які вимоги висуваються до ОП, що застосовуються в активних фільтрах?

28

Лабораторна робота №6 Дослідження основних властивостей пристроїв інтегрування і диференціювання радіосигналів

Мета роботи

Експериментальне дослідження основних властивостей аналогових пристроїв інтегрування і диференціювання аналогових сигналів

Теоретичні відомості

Інтегруючі і диференціюючі пристрої аналогових сигналів можуть бути реалізовані на пасивних радіоелементах, на транзисторах або на операційних підсилювачах. Схема пасивного інтегруючого пристрою приведена на рис. 6.1.

Для випадку напруга на виході такого ланцюга дорівнює:

.

(6.1)

Якщо , то

.

(6.2)

Таким чином, для того, щоб коло на рис. 6.1 була інтегратором, необхідно, щоб було малим. Це досягається тим, що постійна часу має бути великою. Проте точність пасивних інтегруючих -кіл невелика і складає одиниці відсотків.

Більш кращі результати по точності забезпечують інтегратори на транзисторах. Проте для створення прецизійних інтеграторів використовують операційні підсилювачі (ОП), в яких вихідний сигнал завдяки досить глибокому зворотному зв'язку практично не залежить від коефіцієнта посилення ОП.

Проста схема інтегратора на ОП приведена на рис. 6.2. Даний інтегратор еквівалентний звичайному -колу в якому значення ємності конденсатора збільшено в разів, а падіння напруги на ньому збільшене в разів, де – коефіцієнт підсилення ОП по напрузі.

29

Таким чином, похибка інтегратора на ОП приблизно в раз менша в порівнянні з простим RC-колом.

Найбільша точність інтегрування досягається, коли час інтегрування , а амплітуда сигналу на вході інтегратора .

Функціональні можливості базової схеми інтегратора можна істотно розширити, змінивши коло зворотного зв'язку і отримуючи: інтегратор з додаванням, інтегратор різниці, подвійний інтегратор та інші.

Основні складові похибок інтегрування при цьому обумовлені напругою зсуву нуля , вхідними струмами ОП, кінцевими значеннями і обмеженою смугою пропускання ОП. Найпростіший диференціююче коло приведено на рис. 6.3.

Напруга на виході RC-кола дорівнює:

.

(6.3)

Похибка диференціювання для схеми на рис. 6.3 складає:

.

(6.4)

Для зменшення необхідне зменшення постійної часу кола . При синусоїдальному вхідному сигналі з частотою точне диференціювання забезпечується при .

Недоліки пасивних диференціюючих пристроїв частково усуваються при використанні ОП. Базова схема диференціюючого пристрою на ОП приведена на рис. 6.4.

При використанні ОП точне диференціювання сигналів утруднене, особливо низькочастотних. Причина – обмежена смуга пропускання і кінцевий коефіцієнт підсилення ОП. Функціональні можливості диференціаторів можна істотно розширити, видозмінивши їх коло зворотного зв'язку.

При цьому можливі наступні варіанти схем диференціаторів: з додаванням, з малим шумом та інші.

30

Рис. 6.1. Схема пасивного інтегратора

Рис. 6.2 Схема активного інтегратора на ОП

Рис. 6.3 Схема пасивного диференціатора

Рис. 6.4 Схема активного диференціатора на ОП

31