Hambley avsnitt

Relevanta dokument
Hambley avsnitt

Föreläsning 4, Ht 2. Aktiva filter 1. Hambley avsnitt 14.10, 4.1

Tentamen i Elektronik för E, ESS010, 12 april 2010

Frekvensplanet och Bode-diagram. Frekvensanalys

Elektronik 2018 EITA35

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 1 den 18 oktober, 2010, kl

Förstärkning Large Signal Voltage Gain A VOL här uttryckt som 8.0 V/μV. Lägg märke till att förstärkningen är beroende av belastningsresistans.

Tentamen i Elektronik för F, 2 juni 2005

Tentamen i Elektronik för E, 8 januari 2010

insignal H = V ut V in

Ellära och Elektronik Moment Filter och OP Föreläsning 8

Föreläsning 29/11. Transienter. Hambley avsnitt

Föreläsning 3/12. Transienter. Hambley avsnitt

Elektronik grundkurs Laboration 5 Växelström

Laboration - Va xelstro mskretsar

Laboration 4: Tidsplan, frekvensplan och impedanser. Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

T1-modulen Lektionerna Radioamatörkurs OH6AG Bearbetning och översättning: Thomas Anderssén, OH6NT Heikki Lahtivirta, OH2LH

Poler och nollställen, motkoppling och loopstabilitet. Skrivet av: Hans Beijner

Vi börjar med en vanlig ledare av koppar.

Växelström och reaktans

Laborationsrapport. Kurs Elektroteknik grundkurs ET1002. Lab nr 5. Laborationens namn Växelström. Kommentarer. Namn. Utförd den. Godkänd den.

IE1206 Inbyggd Elektronik

Växelström i frekvensdomän [5.2]

Växelström i frekvensdomän [5.2]

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2 KK4 LAB4. tentamen

5 OP-förstärkare och filter

Passiva filter. Laboration i Elektronik E151. Tillämpad fysik och elektronik UMEÅ UNIVERSITET Ulf Holmgren. Ej godkänd. Godkänd

Föreläsning 8 och 9. insignal. utsignal. Tvåport. Hambley avsnitt

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet. Lab nr 2. Laborationens namn Växelströmskretsar. Kommentarer. Utförd den.

TENTAMEN Modellering av dynamiska system 5hp

Filter. Mätteknik. Ville Jalkanen, TFE, UmU. 1

DIGITALA FILTER. Tillämpad Fysik Och Elektronik 1. Frekvensfunktioner FREKVENSSVAR FÖR ETT TIDSDISKRET SYSTEM. x(n)= Asin(Ωn)

Instruktioner för laboration 2, Elektromagnetism och elektriska nät 1TE025 Elektriska system 1TE014

Tillämpning av komplext kommunikationssystem i MATLAB

Tentamen i Krets- och mätteknik, fk - ETEF15

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen oktober 2006

Tentamen i Elektronik fk 5hp

isolerande skikt positiv laddning Q=CV negativ laddning -Q V V

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2 KK4 LAB4. tentamen

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 1 den 21 oktober 2008 klockan 8:00 13:00

Filtrering av matningsspänningar för. känsliga analoga tillämpningar

Laboration 1: Aktiva Filter ( tid: ca 4 tim)

Bestäm uttrycken för följande spänningar/strömmar i kretsen, i termer av ( ) in a) Utspänningen vut b) Den totala strömmen i ( ) c) Strömmen () 2

DEL-LINJÄRA DIAGRAM I

1 Grundläggande Ellära

Tentamen i Elektronik - ETIA01

Ellära 2, Tema 3. Ville Jalkanen Tillämpad fysik och elektronik, UmU. 1

Elektro och Informationsteknik LTH Laboration 4 Tidsplan, frekvensplan och impedanser

Tentamen i Elektronik, ESS010, och Elektronik för D, ETI190 den 10 jan 2006 klockan 14:00 19:00

Ellära. Laboration 4 Mätning och simulering. Växelströmsnät.

LabVIEW - Experimental Fysik B

Kompletterande material till föreläsning 5 TSDT08 Signaler och System I. Erik G. Larsson LiU/ISY/Kommunikationssystem

DIGITALA FILTER DIGITALA FILTER. Tillämpad Fysik Och Elektronik 1

Avkoppla rätt en kvantitativ undersökning av parasitinduktans hos olika layoutalternativ

Impedans och impedansmätning

40 V 10 A. 5. a/ Beräkna spänningen över klämmorna AB! µu är en beroende spänningskälla. U får inte ingå i svaret.

Tentamen i Elektronik, ESS010, del1 4,5hp den 19 oktober 2007 klockan 8:00 13:00 För de som är inskrivna hösten 2007, E07

Spolen och Kondensatorn motverkar förändringar

Tentamen i Krets- och mätteknik, fk - ETEF15

IE1206 Inbyggd Elektronik

AKTIVA FILTER. Laboration E42 ELEKTRO. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Rev 1.0.

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning från föreläsning 5 (2/4) Stabilitet Specifikationer med frekvensbeskrivning

TSTE20 Elektronik Lab5 : Enkla förstärkarsteg

IE1206 Inbyggd Elektronik

Elektro och Informationsteknik LTH. Laboration 3 RC- och RL-nät i tidsplanet. Elektronik för D ETIA01

Ellära och Elektronik. Föreläsning 7

Reglerteknik, TSIU 61

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen januari 2008

Laboration ( ELEKTRO

Kap 3 - Tidskontinuerliga LTI-system. Användning av Laplacetransformen för att beskriva LTI-system: Samband poler - respons i tidsplanet

VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING

Svar till Hambley edition 6

Tentamen i Elektronik, ESS010, den 15 december 2005 klockan 8:00 13:00

Förstärkarens högfrekvensegenskaper. Återkoppling och stabilitet. Återkoppling och förstärkning/bandbredd. Operationsförstärkare.

DT1130 Spektrala transformer Tentamen

Rundradiomottagare Mikael Andersson Martin Erikson. Department of electroscience. ETI 041 Radioprojekt

Fysiska lagret. Kanal. Problem är att kanalen har vissa begränsningar: Kanalen är analog Kanalen är bandbreddsbegränsad och är oftast störd (av brus)

TSKS06 Linjära system för kommunikation Lab2 : Aktivt filter

Övningar med Digitala Filter med exempel på konstruktion och analys i MatLab

Impedans och impedansmätning

IE1206 Inbyggd Elektronik

Tentamen i Reglerteknik, för D2/E2/T2

2. Reflektion. Z= oo. λ / 4

Resttentamen i Signaler och System Måndagen den 11.januari 2010, kl 14-19

Sammanfattning. ETIA01 Elektronik för D

3.4 RLC kretsen Impedans, Z

Bildbehandling i frekvensdomänen. Erik Vidholm

Sammanfattning TSBB16

Introduktion Digitala filter. Filter. Staffan Grundberg. 12 maj 2016

Elektriska kretsar och fält - några exempel på tillämpningar

Formelsamling finns sist i tentamensformuläret. Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7,5hp Kurskod: HÖ1004 Tentamenstillfälle 1

4. Elektromagnetisk svängningskrets

IE1206 Inbyggd Elektronik

Komplexa tal. j 2 = 1

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Föreläsning 10, Egenskaper hos tidsdiskreta system

VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING

2. DC (direct current, likström): Kretsar med tidskonstanta spänningar och strömmar.

Transkript:

Föreläsning 0 Hambley avsnitt 6.6.8 Filter [6.2, 6.5 6.8] Vid kommunikation används tidsharmoniska signaler. Dessa har ett visst frekvensband centrerad kring en bärfrekvens. Som exempel kan en sändare som sänder P3 radio använda frekvensbandet 99.75 99.85 MHz centrerat runt bärfrekvensen 99.8 MHz. Bandbredden är då 99.8599.75 MHz=00 khz. Överföringshastigheten (bitar/sekund) är proportionell mot bandbredden. Ett WiFi nät som skall klara Gbit/s ( miljard bitar per sekund) kan använda en bärfrekvens av 5 GHz och en bandbredd av 60 MHz. Exempel: frekvens våglängd Hushållsel 50 Hz 6000 km AM adio MHz 300 m FM adio ca 00 MHz 3 m WiFi 2.4 GHz 0.25 m WiFi 5 GHz 0.066 m H(j) c H(j) c H(j) c c2 H(j) I många tillämpningar är det viktigt att kunna filtrera bort oönskade signaler. Det finns fyra typer av filter som används för detta ändamål Lågpassfilter: Släpper igenom låga frekvenser, < b. Högpassfilter: Släpper igenom höga frekvenser, > b. Bandpassfilter: Släpper igenom frekvenser i bandet, c < < c2. Bandspärrfilter: Spärrar frekvenser i bandet c < < c2. Figuren till höger visar ideala filter. Verkliga filter har inte lika skarpa övergångar. c c2

2 Decibel och Bodediagram [6.3, 6.4] Överföringsfunktionen H = H e jarg{h} fasvridningen för olika frekvenser. = V ut för ett filter ger dämpningen och H = dämpningen arg{h} = fasvridningen Det är lämpligt att plotta dämpningen som funktion av frekvensen i ett loglog diagram medan fasvridningen plottas i ett loglin diagram. Dessa diagram kallas Bodediagram och innehåller all information om filtret. I stället för att plotta log( H ) som funktion av log() (0logaritmen av ) har man valt att plotta 20 log( H ) som funktion av log(). Man kallar 20 log( H ) för H mätt i decibel och inför decibelskala H db = 20 log H Detta leder till: överföringsfunktion db tolkning H = 0 db oförändrad H = 0 20 db 0 ggr. förstärkning H = 0. 20 db 0 ggr. dämpning H = 0 n n 20 db 0 n ggr. förstärkning H = 0 n n 20 db 0 n ggr. dämpning Exempel: Llågpassfilter (överföringsfunktion) Spänningsdelning ger att Lkretsen till höger har överföringsfunktionen H(j) = V ut = jl = jl/ = 2 (L) 2e jarctan(l/) jl V ut Filtret ger alltså dämpningen 2 (L) = och fasvridningen 2 2 (L/) 2 arctan(l/). Som synes dyker kombinationen L/ upp i både dämpning och fasvridning. Man inför därför beteckningen B = /L =brytvinkelfrekvens.

3 Bodediagram för Lfiltret För Lkretsen ovan ges amplitud och fas av ( ) H db = 20 log H = 20 log (/b ) 2 db arg H = arctan(/ b ) ( ) där b = /L är brytvinkelfrekvensen. För b gäller H db = 20 log (/b ) 2 20 log() = 0 och arctan(/ b ) arctan(0) = 0, d.v.s. { H db = 0 db arg H = arctan0 = 0 = 0 då b ( ) och för stora ( b ) gäller H db = 20 log (/b ) 2 20 log(/ b ) samt arg H arctan = π/2, d.v.s. H db = 20 log db b då b arg H = arctan = π/2 = 90 Vid brytvinkelfrekvensen ( = b ) gäller { H db = 20 log 2 3 db arg{h} = arctan = π/4 = 45 I rätlinjeapproximationen för amplituden används lågfrekvensasymptoten för < b och högfrekvensasymptoten för > b. I rätlinjeapproximationen för fasen används lågfrekvensgränsen för < b /0 och högfrekvensgränsen för > 0 b. Lågfrekvens och högfrekvensgränsen förbinds med en rät linje. I exemplet är L/ = 0.0 s/rad vilket ger brytfrekvensen b = 00 rad/s. För frekvenser större än brytvinkelfrekvensen avtar amplituden av överföringsfunktionen med 20 decibel per dekad. Det betyder att om H är A db vid vinkelfrekvensen så är den A 20 db vid vinkelfrekvensen 0 och A 40 db vid vinkelfrekvensen 00, se figur.

4 Bodediagram L Bodediagram Lkrets 0 5 ätlinjeapproximation Phase (deg); Magnitude (db) Fas (grader) Amplitud (db) 0 5 20 25 30 35 40 0 20 40 60 ätlinjeapproximation 20dB/dekad 80 00 0 0 0 0 2 0 3 0 4 Vinkelfrekvens (rad/s) Frequency (rad/sec)

5 Bandpass och bandstoppfilter Genom att använda både induktanser och kondensatorer i en tvåport kan man konstruera bandpass och bandstoppfilter. De enklaste typerna består av en kondensator, en spole och en resistans. Det finns då två möjliga kopplingar och dessa benämns serieresonanskrets respektive parallellresonanskrets. Serieresonanskrets jl jc V ut Serieresonansfrekvensen i figuren blir ett bandpassfilter om utsignalen tas ut över resistansen och ett bandspärrfilter om den tas ut över spolen och kondensatorn. Tas utsignalen ut över enbart spolen får vi ett andra ordningens högpassfilter och tase den ut över kondensatorn får vi ett andra ordningens lågpassfilter (se avsnitt 6.6 i Hambley). Överföringsfunktionen för bandpassfiltret ges av H(j) = ( j L ) C H(j) = ( 2 L C Uppenbarligen är H = vid vinkelfrekvensen 0 =. Vi kallar 0 för reso nansvinkelfrekvensen och motsvarande frekvens f 0 = 2π för resonansfrevensen. esonansen uppstår genom att spolen och kondensatorn hamnar i resonans. I ena stunden är det ingen ström genom kretsen och all energi ligger upplagrad som elektrisk energi. En kvarts period senare är kondensatorn urladdad och det flyter maximal ström i kretsen. Den elektriska energin har då övergått i magnetisk energi i spolen. Man kan jämföra med en pendel där ena stunden rörelseenergin är noll och all energi finns upplagrad som potentiell energi. En kvarts period senare är pendeln i sin lägsta punkt och all potentiell energi har övergått till kinetisk energi. ) 2

6 Bandbredd Bandbredden för filtret är definierat som B = f H f L, där f H är den högre frekvensen och f L den lägre frekvensen där H = 2. Motsvarande vinkelfrekvenser H och L ges av ( L ) 2 = 2 C Detta ger en fjärdegradsekvation för med två reella lösningar som är större än noll och två som är mindre än noll. Vi kan endast ha positiva frekvenser och därför får vi ) 2 H = 2L ( 2L Bandbredden ges därmed av L = 2L ( 2L B = f H f L = H L 2π ) 2 = 2πL Vi ser att stor resistans ger stor bandbredd. I gränsen 0 gäller B 0. Qvärdet Man definerar Qvärdet som Q S = f 0 B = 2πf 0L = 0L Ett stort Qvärde innebär alltså ett smalt filter och ett lågt filter ett brett filter. Q kommer av det engelska begreppet quality factor (se Hambley avsnitt 6.6 och 6.7).

7 Parallellresonanskrets I in jl jc V ut jl jc V ut I figuren ses ett bandpassfilter i form av en parallellresonanskrets. I Hambley analyseras den övre kretsen, men enligt källtransformationen är den ekvivalent med den undre kretsen. Överföringsfunktionen för den undre kretsen kan efter en del manipulationer skrivas H(j) = V ut = jq P ( 0 0 ) där 0 = 2πf 0 = = resonansvinkelfrekvensen Q P = 0 L = 0C = Qvärdet Även här gäller B = f 0 Q =bandbredden.