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

Relevanta dokument
Laboration ( ELEKTRO

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Ville Jalkanen mfl Laboration Tema OP. Analog elektronik för Elkraft 7.

TENTAMEN Elektronik för elkraft HT

VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING

VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING

TENTAMEN Elektronik för elkraft

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

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

DEL-LINJÄRA DIAGRAM I

STÖRNINGAR. Laboration E15 ELEKTRO. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Johan Pålsson Rev 1.0.

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

Laboration - Va xelstro mskretsar

Vanliga förstärkarkopplingar med operationsförstärkaren

Konduktivitetsmätning

Konstruktion av volt- och amperemeter med DMMM

2 Ortogonala signaler. Fourierserier. Enkla filter.

DIFFERENTALFÖRSTÄRKARE

5 OP-förstärkare och filter

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

Spänningsstyrd Oscillator

Tentamen i Elektronik fk 5hp

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

KOMPONENTKÄNNEDOM. Laboration E165 ELEKTRO. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Anton Holmlund Personalia:

Strömförsörjning. Laboration i Elektronik 285. Laboration Produktionsanpassad Elektronik konstruktion

Signalbehandling, förstärkare och filter F9, MF1016

TSTE20 Elektronik Lab5 : Enkla förstärkarsteg

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

IE1206 Inbyggd Elektronik

Elektronik 2018 EITA35

IE1206 Inbyggd Elektronik

Tentamen i Elektronik för E, ESS010, 12 april 2010

Videoförstärkare med bipolära transistorer

APPARATER PÅ ELEKTRONIKLABBET

Exempelsamling Grundläggande systemmodeller. Klas Nordberg Computer Vision Laboratory Department of Electrical Engineering Linköping University

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

Frekvensplanet och Bode-diagram. Frekvensanalys

Projektrapport FM-Radiomottagare MHz Radioprojekt VT-2002

TIDSDISKRETA SYSTEM SYSTEMEGENSKAPER. Minne Kausalitet Tidsinvarians. Linjäritet Inverterbarhet Stabilitet. System. Tillämpad Fysik och Elektronik 1

Operationsfo rsta rkarens parametrar

TSKS06 Linjära system för kommunikation Lab2 : Aktivt filter

Exempelsamling Grundläggande systemmodeller. Klas Nordberg Computer Vision Laboratory Department of Electrical Engineering Linköping University

Tentamen i Elektronik för F, 13 januari 2006

Bildbehandling i frekvensdomänen

Cédric Cano Uppsala Mätsystem F4Sys. Pulsmätare med IR-sensor

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

Spänningsmätning av periodiska signaler

Elektronik grundkurs Laboration 5 Växelström

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

Hambley avsnitt

Hambley avsnitt

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

DIGITALTEKNIK. Laboration D173. Grundläggande digital logik

Apparater på labbet. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Elektronik/JH. Personalia: Namn: Kurs: Datum:

Laboration - Operationsfo rsta rkare

DIGITALA FILTER DIGITALA FILTER. Tillämpad Fysik Och Elektronik 1

DIGITALTEKNIK I. Laboration DE1. Kombinatoriska nät och kretsar

Tentamen i Krets- och mätteknik, fk, ETEF15. Exempeltentamen

Lokaloscillator för FM-rundradiobandet 98,7-118,7 MHz

TSDT18/84 SigSys Kap 4 Laplacetransformanalys av tidskontinuerliga system. De flesta begränsade insignaler ger upphov till begränsade utsignaler

Elektroteknikens grunder Laboration 3. OP-förstärkare

PROJEKTLABORATION i Analog Elektronik.

INTRODUKTION TILL OrCAD

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

Laboration D151. Kombinatoriska kretsar, HCMOS. Namn: Datum: Epostadr: Kurs:

Figur 1 Konstant ström genom givaren R t.

i(t) C i(t) = dq(t) dt = C dy(t) dt y(t) + (4)

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

Laboration, analoga applikationer

Ellära. Laboration 4 Mätning och simulering. Växelströmsnät.

System, Modeller och Metoder

Tentamen i Elektronik för E, 8 januari 2010

TRANSISTORER. Umeå universitet Institutionen för tillämpad fysik och elektronik

Tentamen i Elektronik för F, 2 juni 2005

DIGITALTEKNIK I. Laboration DE2. Sekvensnät och sekvenskretsar

TSTE05 Elektronik och mätteknik ISY-lab 3: Enkla förstärkarsteg

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

3URMHNWUDSSRUW',7$0$ 3URMHNWJUXSS* 7DONPDQ +DQGOHGDUH0DWV1LOVVRQ ([DPLQDWRU3LRWU.RORG]LHMVNL

Laplace, Fourier och resten varför alla dessa transformer?

Laplace, Fourier och resten varför alla dessa transformer?

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

Målsättning: Utrustning och material: Denna laboration syftar till att ge studenten:

Tentamen i Elektronik 5hp för E2/D2/Mek2

Laboration D181. ELEKTRONIK Digitalteknik. Kombinatoriska kretsar, HCMOS v 2.1

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Elektronik 2018 EITA35

Karl Johansson, e01 Andréas Olofsson, e01. Lokaloscillator. för användning i FM-mottagare

Laborationsrapport. Kurs Elektroteknik grundkurs ET1002. Lab nr 3. Laborationens namn Halvledarkomponenter. Kommentarer. Namn. Utförd den.

TSTE24 Elektronik. Dagens föreläsning. Förstärkare Mark Vesterbacka. Förstärkarsteg. Småsignalberäkningar. Examinationsexempel s.

RÄKNEEXEMPEL FÖRELÄSNINGAR Signaler&System del 2

Radioprojekt våren 2002 Antennförstärkare Jimmy Johansson e98 Fredrik Åhfeldt e98 Handledare: Göran Jönsson

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

FÖRELÄSNING 13: Analoga o p. 1 Digitala filter. Kausalitet. Stabilitet. Ex) på användning av analoga p. 2 filter = tidskontinuerliga filter

Signal- och bildbehandling TSBB03

ECS Elektronik, dator och programvarusystem Kista, Forum, hiss C, plan 8

Synkronmaskinen. Laboration Elmaskiner 1. Personalia: Godkänd: UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Dan Weinehall.

Laboration 2: Sannolikhetsteori och simulering

DIGITALTEKNIK. Laboration D164. Logiska funktioner med mikroprocessor Kombinatoriska funktioner med PIC16F84 Sekvensfunktioner med PIC16F84

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

DIGITALTEKNIK. Laboration D161. Kombinatoriska kretsar och nät

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen januari 2008

Transkript:

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson 1999-09-03 Rev 1.0 AKTIVA FILTER Laboration E42 ELEKTRO Personalia: Namn: Kurs: Datum: Återlämnad (ej godkänd): Rättningsdatum Kommentarer Godkänd: Rättningsdatum Signatur Kommentarer

Teori: Allmänt om konstruktion av aktiva filter. Vid dimensionering av filter kan man ge filtret olika egenskaper allt efter vad filtret skall användas till. Vill man ha ett filter med maximalt flat frekvenskurva, dvs minimalt rippel i passbandet väljer man ett sk Butterworthfilter. Ett Butterworthfilter har dåliga transientegenskaper, dvs man får översvängar om insignalen är kantformad. Om man alltså har pulsformade signaler väljer man då kanske hellre ett sk Besselfilter, som har bra transientegenskaper. Vill man ha så brant filterflank som möjligt omedelbart utanför gränsfrekvensen är Chebyshevfiltret ett bra alternativ. Då får man visserligen ett rippel i passbandet, men detta kan man kanske stå ut med, speciellt som man vid dimensioneringen själv kan bestämma hur stort ripplet skall bli. När man skall konstruera sitt filter kan man göra detta på olika sätt. Den metod som skall användas i denna laboration går ut på att man vid konstruktionen av ett filter först bestämmer vilka egenskaper man vill att filtret skall ha och sedan med hjälp av en tabell, ett fåtal formler och en lämplig kombination av filtersteg av l:a och 2:a ordningen enligt figur 1 och 2 på nästa sida, får fram ett filter med önskade egenskaper. Standardkopplingarna på nästa sida visar lågpass-länkar. Vill man ha högpasslänkar, är det bara att låta komponenterna R och C i RC-näten byta plats. Tabellerna är generellt användbara, trots att de bara gäller för den normerade gränsfrekvensen 1 rad/s. För att man skall få fram den vinkelfrekvens ω 0g som skall användas i formlerna, måste man därför vid dimensioneringen av en lågpasslänk multiplicera den verkliga vinkelfrekvensen ω g med tabellens värde ω 0 dvs ω 0g = ω g ω 0. Vid dimensioneringen av en högpasslänk måste man dividera ω g med ω 0, dvs ω 0g = ω g / ω 0. Tabellerna kan alltså användas för konstruktion av både låg- och högpasslänkar, bara man ser upp vid beräkningen av ω 0g. När man vet ω 0g väljer man ett lämpligt värde på C och räknar därefter ut värdet på R. Filtrets egenskaper är starkt beroende av produkten RC. Vid uppkopplingen av filtrets RC-nät bör man därför välja kondensatorer med en tolerans på 2% och resistansvärden som ligger nära de framräknade värdena. Det går normalt inte att ta närmaste standardvärde. När man dimensionerar filtersteg av andra ordningen ingår dämpfaktorn α i det uttryck som bestämmer stegets förstärkning. Dämpfaktorns värde finns i tabellen. Den här beskrivna metoden resulterar alltså i att steg av andra ordningen får en viss bestämd förstärkning. Är förstärkningen för stor får man sätta in en spänningsdelare på ingången och är förstärkningen för liten får man sätta in ett extra förstärkarsteg. Har man filter av udda ordning kan man reglera totala förstärkningen via en 1:a ordningens länk. 2

3 Figur 1 LP-länk av 1:a ordningen Figur 2 LP-länk av 2:a ordningen Exempel Konstruera ett Chebyshev lågpassfilter av andra ordningen, med ett rippel = 2 db,p-p, gränsfrekvensen = 1 khz och godtycklig förstärkning. Vi tar standardkopplingen enligt figur 2 ovan som är ett filtersteg av andra ordningen, dvs n = 2. Tabellen ger ω 0.= 0,907 och α = 0,886 f g = 1 khz ger ω g = 2π10 3 rad/s = 6283 rad/s ω 0g = ω g ω 0 ω 0g = 0,907 6283 rad/s = 5699 rad/s ω 0g = l/rc dvs R = l/ω 0g C Välj C = 0,0l µf R = 17,5 kω F 0 =3-α ger F. = 3-0,886 = 2,114 ggr F. = 1 + Rl/R2 ger Rl = (F 0 - l)r2 Välj R2 = 10 kω Rl = 11,l kω Schema enligt figur 2 med värdena: f = 1 khz C = 0,0l µf rippel = 2 db,p-p R = 17,5 k. Ω F 0 = 2,l ggr Rl = 11,l kω R2 = 10 kω Vill man ha en annan förstärkning än 2,l ggr får man lägga till ett förstärkarsteg eller sätta in en spänningsdelare.

4

5

Uppgift 1: Lågpassfilter av Butterworth-typ. I denna uppgift skall du med hjälp av en tabell och standard-kopplingarna på sidan 3 konstruera ett lågpassfilter. Specifikation: Filtret skall vara ett Butterworth LP-filter av 3:e ordningen, förstärkningen vid låga frekvenser skall vara = 10 ggr och gränsfrekvensen skall vara = 1,6 khz. 1. Gör beräkningar, redovisa dessa och rita sedan ett fullständigt kopplingsschema. Kondensatorer med toleransen ±2% finns tillgängliga, dock endast med värdet C = 0,0l µf 2. Koppla upp filtret och mät upp filtrets frekvenskurva. Redovisning på nästa sida. 3. Studera även hur filtret hanterar kantformade signaler. Ta en lämpligt stor fyrkantspänning och variera frekvensen från låga frekvenser och upp till några khz. Se upp med överstyrning av förstärkarna. Redovisa dina iakttagelser och förklara. 6

Ange de teoretiska och experimentella värdena för gränsfrekvensen, för förstärkningen vid låga frekvenser samt dämpningen vid höga frekvenser, där dämpningen är uttryckt i db/dekad. 7

Uppgift 2. Lågpassfilter av Chebyshev-typ. Även i denna uppgift skall du med hjälp av en tabell och standardkopplingarna på sidan 3 konstruera ett lågpassfilter. Specifikation: Filtret skall vara ett Chebyshev LP-filter av 3:e ordningen, förstärkningen vid låga frekvenser skall vara = 10 ggr, gränsfrekvensen skall vara = 1,6 khz och ripplet = 3 db,p-p 1. Gör beräkningar, redovisa dessa och rita sedan ett fullständigt kopplingsschema. Kondensatorer med toleransen ±2% finns tillgängliga, dock endast med värdet C = 0,0l µf. 2. Koppla upp filtret och mät upp filtrets frekvenskurva. Redovisning på nästa sida. 3. Filtren i uppgifterna 1 och 2 har i princip samma egenskaper. De är båda av 3:e ordningen, de har förstärkningen 10 ggr vid låga frekvenser och de har gränsfrekvensen 1,6 khz. Ändå är de inte helt lika. Hur stor är t ex förstärkningen vid 4 khz? Ange egenskaperna, samt för- och nackdelar med de båda typerna. 8

Ange de teoretiska och experimentella värdena för gränsfrekvensen, för förstärkningen vid låga frekvenser samt dämpningen vid höga frekvenser, där dämpningen är uttryckt i db/dekad. 9