LINEARNA ELEKTRONIKA VEŽBA BROJ 4 ANALIZA AKTIVNIH FILTARA SA JEDNIM OPERACIONIM POJAČAVAČEM

Transcript

1 ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET U BEOGRADU KATEDRA ZA ELEKTRONIKU LINEARNA ELEKTRONIKA LABORATORIJSKE VEŽBE VEŽBA BROJ 4 ANALIZA AKTIVNIH FILTARA SA JEDNIM OPERACIONIM POJAČAVAČEM.. IME I PREZIME BR. INDEKSA GRUPA OCENA DATUM VREME DEŽURNI U LABORATORIJI

2 A. Opis vežbe: U vežbi se analiziraju aktivni iltri sa jednim operacionim pojačavačem. Ispituju se koniguracije iltra propusnika niskih učestanosti (NF), iltra propusnika visokih učestanosti (VF) i iltra propusnika opsega učestanosti (PO) prikazane na slikama, 5 i 8, respektivno. Od interesa je snimanje amplitudske i azne karakteristike. Kolo se realizuje na univerzalnoj radnoj ploči (protobord) i napaja se iz dve baterije za napajanje V i -V. Test signali se dovode iz generatora unkcija, a mere se pomoću osciloskopa. B. Priprema za vežbu: Teorijska priprema za vežbu (obavezan preduslov za rad u laboratoriji): Naučiti gradivo izloženo na predavanjima i vežbama koje se odnosi na OP RC aktivne iltre. Praktična priprema za vežbu (samo za studente koji žele da dobiju poene za laboratorijske vežbe u okviru predispitnih obaveza): B.. Koristeći simulator električnih kola (PSPICE) odrediti amplitudsku i aznu karakteristiku NF iltra sa slike sa vrednostima elemenata kao u tački D.. u opsegu učestanosti od Hz do MHz sa 5 tačaka po dekadi. B.. Koristeći simulator električnih kola (PSPICE) odrediti amplitudsku i aznu karakteristiku iltra propusnika visokih učestanosti sa slike 5 sa vrednostima elemenata kao u tački D.. u opsegu učestanosti od Hz do MHz sa 5 tačaka po dekadi. B.3. Koristeći simulator električnih kola (PSPICE) odrediti amplitudsku i aznu karakteristiku iltra propusnika opsega učestanosti sa slike 8 sa vrednostima elemenata kao u tački D.3., kao i spektralnu karakteristiku šuma na ulazu u opsegu učestanosti od Hz do MHz sa 5 tačaka po dekadi. B.4. Koristeći simulator električnih kola (PSPICE) odrediti osetljivosti unkcije prenosa PO iltra sa slike 8 na promene vrednosti otpornosti R, R, R, R a i R b. Analizu osetljivosti izvršiti određivanjem konačnog priraštaja na centralnoj učestanosti propusnog opsega ω C, pomoću simulacija amplitudske karakteristike za dve veoma bliske vrednosti parametra u odnosu na koji se traži osetljivost i odgovarajućeg proračuna u skladu sa deinicijom osetljivosti. H ( C ) S ω H ( C ) = ; S ω H ( C ) = ; S ω H ( C ) = ; S ω H ( C ) = ; S ω = ; R R R NAPOMENA: Priprema za vežbu se radi pre dolaska u laboratoriju. Pri dolasku u laboratoriju, student donosi i dežurnom asistentu predaje datoteke za simulator električnih kola (PSPICE), i na osnovu njih prikazuje dobijene rezultate. Potrebno je da osim pomenutih datoteka, student donese i preda i odgovarajući izveštaj u pd ormatu u kome će biti prikazani svi traženi rezultati (uključujući i dijagrame izvršenih simulacija). Ra Rb

3 C. Potreban pribor, instrumenti i materijal: izvor za napajanje operacioni pojačavač LM74 (raspored pinova je prikazan na slici ) otpornici tolerancije % snage /4W sledećih vrednosti: kωx, kωx, 43kΩx, 39kΩx, 6,kΩx, 39kΩx kondenzatori sledećih vrednosti: 39pFx i 8pFx osciloskop generator signala univerzalna radna ploča (protobord) Slika D. Zadatak: D.. Filtar propusnik niskih učestanosti (NF) Na slici prikazan je iltar propusnik niskih učestanosti, koji je realizovan korišćenjem operacionog pojačavača LM74. Za dati iltar propusni opseg i Q aktor su: RR CC ω p = Q =. RR CC R b R C R C R R C a C v g R R C vi R a R b Slika D... Povezati na protobordu šemu iltra propusnika niskih učestanosti kao na slici, sa sledećim vrednostima elemenata: C =C =39pF, R =39kΩ, R =43kΩ, R a =kω i R b =6,kΩ. D... Priključiti izvore za napajanje V CC =V, V EE =V. 3

4 D..3. Uključiti generator signala i podesiti da njegov izlaz bude sinusoidalnog oblika dvostruke vrednosti amplitude V g pk-pk =V. Povezati izlaz generatora signala na ulaz iltra. D..4. Jedan kanal osciloskopa povezati na ulaz iltra, a drugi kanal osciloskopa povezati na izlaz iltra. D..5. Merenjem odrediti amplitudsku i aznu karakteristiku iltra u opsegu učestanosti od Hz do MHz. Rezolucija merenja treba da bude 3 tačke po dekadi. D..6. Dobijenu amplitudsku i aznu karakteristiku ucrtati na slike 3 i 4. A() [db] - -4 F [ ] [Hz] Slika 3 3 [Hz] Slika 4 Uporediti eksperimentalne podatke sa rezultatima simulacija i teorijski očekivanim rezultatima i obrazložiti dobijene rezultate. Objasniti izgled amplitudske i azne karakteristike na višim učestanostima (u smislu odstupanja od karakteristike koja bi se teorijski dobila sa idealnim operacionim pojačavačem). 4

5 D.. Filtar propusnik visokih učestanosti (VF) Na slici 5 prikazan je iltar propusnik visokih učestanosti, koji je realizovan korišćenjem operacionog pojačavača LM74. Za dati iltar propusni opseg i Q aktor su: RR CC ω p = Q =. RR CC R b R C R C R R C a D... Povezati šemu iltra propusnika visokih učestanosti kao na slici 5, sa sledećim vrednostima elemenata: C =C =39pF, R =43kΩ, R =39kΩ, R a =kω i R b =6,kΩ. R v g C C R vi Ra Rb Slika 5 D... Priključiti izvore za napajanje V CC =V i V EE =V. D..3. Uključiti generator signala i podesiti da njegov izlaz bude sinusoidalnog oblika dvostruke vrednosti amplitude V g pk-pk =V. Povezati izlaz generatora signala na ulaz iltra. D..4. Jedan kanal osciloskopa povezati na ulaz iltra, a drugi kanal osciloskopa povezati na izlaz iltra. D..5. Merenjem odrediti amplitudsku i aznu karakteristiku iltra u opsegu učestanosti od 5Hz do MHz. Rezolucija merenja treba da bude 3 tačke po dekadi. U slučaju pojave izobličenja izlaznog napona, smanjiti amplitudu ulaznog napona dok izobličenja u potpunosti ne nestanu i izvršiti merenja. D..6. Dobijenu amplitudsku i aznu karakteristiku ucrtati na slike 6 i 7. 5

6 A() [db] [Hz] Slika 6 F [ ] 3 [Hz] Slika 7 Uporediti eksperimentalne podatke sa rezultatima simulacija i teorijski očekivanim rezultatima i obrazložiti dobijene rezultate. Objasniti izgled amplitudske i azne karakteristike na višim učestanostima (u smislu odstupanja od karakteristike koja bi se teorijski dobila sa idealnim operacionim pojačavačem). 6

7 D.3. Filtar propusnik opsega učestanosti (PO) Na slici 8 prikazan je iltar propusnik opsega učestanosti, koji je realizovan korišćenjem operacionog pojačavača LM74. Za dati iltar centralna učestanost propusnog opsega i Q aktor su: R R ( R R ) RR RCC ω C = Q =. RR R CC R ( ) b R R C C RC R R Ra R v g R C C R vi Ra Rb Slika 8 D.3.. Povezati šemu iltra propusnika opsega učestanosti kao na slici 8, sa sledećim vrednostima elemenata: C =C =8pF, R =R =kω, R =39kΩ i R a =R b =kω. D.3.. Priključiti izvore za napajanje V CC =V i V EE =V. D.3.3. Uključiti generator signala i podesiti da njegov izlaz bude sinusoidalnog oblika dvostruke vrednosti amplitude V g pk-pk =V. Povezati izlaz generatora signala na ulaz iltra. D.3.4. Jedan kanal osciloskopa povezati na ulaz iltra, a drugi kanal osciloskopa povezati na izlaz iltra. D.3.5. Merenjem odrediti amplitudsku i aznu karakteristiku iltra u opsegu učestanosti od Hz do MHz. Rezolucija merenja treba da bude 3 tačke po dekadi. U slučaju pojave izobličenja izlaznog napona, smanjiti amplitudu ulaznog napona dok izobličenja u potpunosti ne nestanu i izvršiti merenja. D.3.6. Dobijenu amplitudsku i aznu karakteristiku ucrtati na slike 9 i. 7

8 A() [db] [Hz] Slika 9 F [ ] 3 [Hz] Slika Uporediti eksperimentalne podatke sa rezultatima simulacija i teorijski očekivanim rezultatima i obrazložiti dobijene rezultate. Objasniti izgled amplitudske i azne karakteristike na višim učestanostima (u smislu odstupanja od karakteristike koja bi se teorijski dobila sa idealnim operacionim pojačavačem). 8