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. 9201 |
|
Рауан М. |
Преподаватель |
|
Симон В.А. |
Санкт-Петербург
2022
Основные теоретические положения:
Простейшими элементами электронных схем являются двухполюсники. Различают пассивные и активные двухполюсники. Активные двухполюсники являются источниками энергии, например, источники тока и напряжения. График вольтамперной характеристики пассивного двухполюсника всегда проходит через начало координат. Пассивные двухполюсники бывают линейными и нелинейными. Примером нелинейного двухполюсника является полупроводниковый диод. Резисторы, конденсаторы и индуктивности относятся к линейным двухполюсникам: их вольтамперные характеристики представляют собой прямую линию (рис1.).
Вольтамперная характеристика не отражает фазовых соотношений между током и напряжением на двухполюснике. Кроме этого, из приведенных зависимостей видно, что индуктивное и емкостное сопротивления зависят от частоты. Зависимость фазы и модуля полного сопротивления электрическому току Z рассматриваемых двухполюсников от угловой частоты ω прикладываемого синусоидального напряжения приведены на рис. 2.
Если собрать делитель напряжения из пары пассивных двухполюсников разного типа, например, из резистора и конденсатора, то возникает цепь, называемая «пассивный четырехполюсник» (рис. 3.).
Очевидно, что выходное напряжение U2(t) на рис. 3. (а и б) должно зависеть от частоты входного напряжения U1(t) в результате изменения емкостного сопротивления конденсатора. Фаза выходного напряжения при изменении частоты также не останется неизменной, так как вклад в полное сопротивление цепи со стороны компонента (конденсатора), у которого имеется фазовый сдвиг между током и напряжением, будет разным для разных частот.
Исследование частот rc-фильтров нижних(верхних) частот.
Граничная частота исследуемого фильтра составляет
Результаты измерений и расчетов
f, Гц |
f/fгр |
Результаты измерений |
Экспериментальные значения |
Теоретические значения |
|||||||
|
|
|
K(f) |
|
|
K(f) |
|
|
|||
33,86 |
0,1 |
5,36 |
5,2 |
-2,4 |
0,141 |
-2,323 |
-5,99 |
0,995 |
-0,043 |
-5,71 |
|
67,72 |
0,2 |
5,36 |
5,04 |
-1,3 |
0,22 |
-2,114 |
-13,777 |
0,98 |
-0,17 |
-11,3 |
|
101,58 |
0,3 |
5,36 |
4,88 |
-0,6 |
0,28 |
-2,223 |
-18,899 |
0,957 |
-0,374 |
-16,7 |
|
135,44 |
0,4 |
5,36 |
4,64 |
-0,6 |
0,307 |
-2,534 |
-24,234 |
0,928 |
-0,644 |
-21,8 |
|
169,3 |
0,5 |
5,36 |
4,4 |
-0,3 |
0,323 |
-2,945 |
-27,877 |
0,894 |
-0,96 |
-26,5 |
|
203,16 |
0,6 |
5,36 |
4,04 |
-0,24 |
0,338 |
-5,112 |
-33,988 |
0,857 |
-1,33 |
-30,96 |
|
237,02 |
0,7 |
5,28 |
3,8 |
-0,24 |
0,338 |
-7,234 |
-35,777 |
0,819 |
-1,73 |
-34,992 |
|
270,88 |
0,8 |
5,28 |
3,6 |
-0,12 |
0,341 |
-8,222 |
-41,577 |
0,78 |
-2,14 |
-38,65 |
|
304,74 |
0,9 |
5,28 |
3,4 |
-0,12 |
0,228 |
-12,815 |
-47,757 |
0,743 |
-2,57 |
-41,98 |
|
338,6 |
1 |
5,28 |
3,1 |
-0,12 |
0,189 |
-14,467 |
-50,548 |
0,707 |
-3,01 |
-45 |
|
677,2 |
2 |
5,28 |
2 |
-0,08 |
0,16 |
-15,866 |
-68,457 |
0,447 |
-6,98 |
-63,43 |
|
1015,8 |
3 |
5,28 |
1,44 |
-0,08 |
0,14 |
-16,847 |
-74,777 |
0,316 |
-10 |
-71,56 |
|
1354,4 |
4 |
5,28 |
1,16 |
-0,07 |
0,125 |
-18,061 |
-79,97 |
0,242 |
-12,3 |
-75,96 |
|
1693 |
5 |
5,28 |
1 |
-0,06 |
0,1125 |
-18,97 |
-83,89 |
0,196 |
-14,14 |
-78,7 |
|
2031,6 |
6 |
5,28 |
0,86 |
-0,06 |
0,102 |
-19,797 |
-87,433 |
0,164 |
-15,682 |
-80,83 |
|
2370,2 |
7 |
5,28 |
0,632 |
-0,024 |
0,092 |
-20,638 |
-90,454 |
0,141 |
-16,98 |
-81,86 |
|
2708,8 |
8 |
5,28 |
0,568 |
-0,012 |
0,107 |
-19,365 |
-93,122 |
0,124 |
-18,12 |
-82,875 |
|
3047,4 |
9 |
5,28 |
0,496 |
-0,012 |
0,093 |
-20,543 |
-95,277 |
0,11 |
-19,13 |
-83,65 |
|
3386 |
10 |
5,28 |
0,456 |
-0,006 |
0,086 |
-21,273 |
-99,455 |
0,099 |
-20,04 |
-84,28 |
|
1.2 примеры расчетов:
Экспериментальные данные:
Теоретические данные:
=-0,099
рад=-5,71 град
Рис. 1. АЧХ RC фильтров нижних частот
Рис. 2. ФЧХ RC фильтров нижних частот