ΘΕΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΚΙΙΙ)

Transcript

1 1 ΘΕΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΚΙΙΙ) ΘΕΜΑ 1: Στο Σχ.1, έχουμε ένα κανονικοποιημένο βαθυπερατό φίλτρο τύπου (Τ) τρίτης τάξης Butterworth. Οι αντιστάσεις (R S ) και (R L ) είναι αντίστοιχα, η εσωτερική αντίσταση της πηγής V in και το φορτίο. Για την κανονικοποίηση ή κλιμάκωση, σαν συντελεστής κλιμάκωσης των αντιστάσεων έχει χρησιμοποιηθεί ο (Z =2). Η γωνιακή συχνότητα αποκοπής είναι (ω =2 rad/sec). 1). Να γίνει η αποκανονικοποίηση των στοιχείων του κυκλώματος και να σχεδιασθεί το φίλτρο με τις πραγματικές τιμές του. L Δίνονται: L n, n όπου: L 1 Z, L και ω Z 2). Να συναρμολογηθεί το φίλτρο και να ελέγξετε εργαστηριακά αν είναι το είδος του φίλτρου που αναμένατε. Αναφέρετε την μεθοδολογία που ακολουθήσατε.

2 2 3). Να γίνουν οι κατάλληλες μετρήσεις και να συμπληρωθεί ο ΠΙΝΑΚΑΣ Ι. ΠΙΝΑΚΑΣ Ι. H ( j ) db H ( j ) db P Vin = mwatt (για ω ) P RL = mwatt (για ω ) P RL = mwatt (για ω=ω ) 4). Να υπολογισθεί η εξασθένηση που προκαλείται (σε db) λόγω των ωμικών αντιστάσεων των πραγματικών πηνίων στις χαμηλές συχνότητες.

3 3 5). Να μετρηθεί η διαφορά φάσης μεταξύ της τάσης εξόδου και εκείνης της πηγής στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 6). Η τιμή του πραγματικού και φανταστικού μέρους της συνάρτησης μεταφοράς τάσης Η (jω), στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 7). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο πραγματικό μέρος; 8). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο φανταστικό μέρος;

4 4 2. ΘΕΜΑ 2: Στο Σχ.1, έχουμε ένα κανονικοποιημένο βαθυπερατό φίλτρο τύπου (Π) τρίτης τάξης Butterworth. Οι αντιστάσεις (R S ) και (R L ) είναι αντίστοιχα, η εσωτερική αντίσταση της πηγής V in και το φορτίο. Για την κανονικοποίηση ή κλιμάκωση, σαν συντελεστής κλιμάκωσης των αντιστάσεων έχει χρησιμοποιηθεί ο (Z =2). Η γωνιακή συχνότητα αποκοπής είναι (ω =2 rad/sec). 1). Να γίνει η αποκανονικοποίηση των στοιχείων του κυκλώματος και να σχεδιασθεί το φίλτρο με τις πραγματικές τιμές του. L Δίνονται: L n, n όπου: L 1 Z, L και ω Z 2). Να συναρμολογηθεί το φίλτρο και να ελέγξετε εργαστηριακά αν είναι το είδος του φίλτρου που αναμένατε. Αναφέρετε την μεθοδολογία που ακολουθήσατε.

5 5 3). Να γίνουν οι κατάλληλες μετρήσεις και να συμπληρωθεί ο ΠΙΝΑΚΑΣ Ι. ΠΙΝΑΚΑΣ Ι. H ( j ) db H ( j ) db P Vin = mwatt (για ω ) P RL = mwatt (για ω ) P RL = mwatt (για ω=ω ) 4). Να υπολογισθεί η εξασθένηση που προκαλείται (σε db) λόγω των ωμικών αντιστάσεων των πραγματικών πηνίων στις χαμηλές συχνότητες.

6 6 5). Να μετρηθεί η διαφορά φάσης μεταξύ της τάσης εξόδου και εκείνης της πηγής στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 6). Η τιμή του πραγματικού και φανταστικού μέρους της συνάρτησης μεταφοράς τάσης Η (jω), στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 7). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο πραγματικό μέρος; 8). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο φανταστικό μέρος;

7 7 3. ΘΕΜΑ 3: Στο Σχ.1, έχουμε ένα κανονικοποιημένο βαθυπερατό φίλτρο τύπου (Τ) τρίτης τάξης Butterworth. Οι αντιστάσεις (R S ) και (R L ) είναι αντίστοιχα, η εσωτερική αντίσταση της πηγής V in και το φορτίο. Για την κανονικοποίηση ή κλιμάκωση, σαν συντελεστής κλιμάκωσης των αντιστάσεων έχει χρησιμοποιηθεί ο (Z =2). Η γωνιακή συχνότητα αποκοπής είναι (ω =2 rad/sec). 1). Να μετατραπεί το κανονικοποιημένο βαθυπερατό φίλτρο του Σχ.1, σε κανονικοποιημένο υψηπερατό φίλτρο, με βάση τους μετασχηματισμούς του ΠΙΝΑΚΑ Ι. Να σχεδιασθεί το νέο φίλτρο με τις αποκανονικοποιημένες τιμές του. L 1 Δίνονται: L n, n όπου:, L Z Z ω L και Κανονικοποιημένα στοιχεία Βαθυπερατού φίλτρου. ΠΙΝΑΚΑΣ Ι Στοιχεία Υψηπερατού φίλτρου.

8 8 2). Να συναρμολογηθεί το φίλτρο και να ελέγξετε εργαστηριακά αν είναι το είδος του φίλτρου που αναμένατε. Αναφέρετε την μεθοδολογία που ακολουθήσατε. 3). Να γίνουν οι κατάλληλες μετρήσεις και να συμπληρωθεί ο ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙ. ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙ. H ( j ) d H( j )... db P Vin = mwatt (για ω ) P RL = mwatt (για ω ) P RL = mwatt (για ω=ω )

9 9 4). Να υπολογισθεί η εξασθένηση που προκαλείται (σε db) λόγω των ωμικών αντιστάσεων των πραγματικών πηνίων στις υψηλές συχνότητες π.χ ω=2kr/s. 5). Να μετρηθεί η διαφορά φάσης μεταξύ της τάσης εξόδου του φίλτρου και εκείνης της πηγής, στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 6). Η τιμή του πραγματικού και φανταστικού μέρους της συνάρτησης μεταφοράς τάσης Η (jω), στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 7). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο πραγματικό μέρος;

10 1 8). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο φανταστικό μέρος;

11 11 4. ΘΕΜΑ 4: Στο Σχ.1, έχουμε ένα κανονικοποιημένο βαθυπερατό φίλτρο τύπου (Π) τρίτης τάξης Butterworth. Οι αντιστάσεις (R S ) και (R L ) είναι αντίστοιχα, η εσωτερική αντίσταση της πηγής V in και το φορτίο. Για την κανονικοποίηση ή κλιμάκωση, σαν συντελεστής κλιμάκωσης των αντιστάσεων έχει χρησιμοποιηθεί ο (Z =2). Η γωνιακή συχνότητα αποκοπής είναι (ω =2 rad/sec). 1). Να μετατραπεί το κανονικοποιημένο βαθυπερατό φίλτρο του Σχ.1, σε κανονικοποιημένο υψηπερατό φίλτρο, με βάση τους μετασχηματισμούς του ΠΙΝΑΚΑ Ι. Να σχεδιασθεί το νέο φίλτρο με τις αποκανονικοποιημένες τιμές του. L 1 Δίνονται: L n, n όπου:, L Z Z ω L και Κανονικοποιημένα στοιχεία Βαθυπερατού φίλτρου. ΠΙΝΑΚΑΣ Ι Στοιχεία Υψηπερατού φίλτρου.

12 12 2). Να συναρμολογηθεί το φίλτρο και να ελέγξετε εργαστηριακά αν είναι το είδος του φίλτρου που αναμένατε. Αναφέρετε την μεθοδολογία που ακολουθήσατε. 3). Να γίνουν οι κατάλληλες μετρήσεις και να συμπληρωθεί ο ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙ. ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙ. H ( j ) db H( j ) db P Vin = mwatt (για ω ) P RL = mwat t (για ω ) P RL = mwat t (για ω=ω )

13 13 4). Να υπολογισθεί η εξασθένηση που προκαλείται (σε db) λόγω των ωμικών αντιστάσεων των πραγματικών πηνίων στις υψηλές συχνότητες π.χ ω=2kr/s. 5). Να μετρηθεί η διαφορά φάσης μεταξύ της τάσης εξόδου του φίλτρου και εκείνης της πηγής, στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 6). Η τιμή του πραγματικού και φανταστικού μέρους της συνάρτησης μεταφοράς τάσης Η (jω), στην γωνιακή συχνότητα αποκοπής (ω=ω ). 7). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο πραγματικό μέρος; 8). Για ποια συχνότητα (κατά προσέγγιση) η συνάρτηση μεταφοράς τάσης Η (jω) έχει μόνο φανταστικό μέρος;