Изучение работы электрических фильтров

Страницы работы

Содержание работы

Тихоокеанский Государственный Университет

Кафедра ЭиЭ 

Лабораторная работа №9

по электротехнике

Выполнил: студент группы ИС-41

  Владимиров И.А.

Проверил: преподаватель кафедры

Петерсон М.В.

Хабаровск 2006

Лабораторная работа №9

Исследование электрических фильтров.

Цель: Изучение работы электрических фильтров.

Задача: Экспериментальное исследование частотных характеристик симметричных реактивных фильтров и сравнение с расчетными характеристиками.

Приборы: Стенд лабораторной работы №9, генератор синусоидальных сигналов, фазометр, вольтметр, магазин сопротивлений.

Общие сведения.

 Электрический фильтр – это цепь, в которой сигнал должен передаваться со входа на выход без искажений в определенной полосе частот – полосе пропускания фильтра. По частотным характеристикам фильтры делятся на низкочастотные (НЧ), высокочастотные (ВЧ), полосовые(ПФ), заграждающие(ЗФ). По конструкции электрические фильтры делятся на Г-образные, Т-образные и П-образные. По типам элементов различают реактивные, пьезоэлектрические, безиндуктивные фильтры.

Из условия пропускания фильтра  видно, что фильтр будет пропускать если сопротивления Z1 и Z2 будут иметь разные знаки, т.е. одно имеет индуктивный характер, а другое емкостный. Предельные частоты, лежащие на границах полосы пропускания называются частотами среза и удовлетворяют условиям: Z1=-4Z2 , Z1=0.

Характеристические сопротивления для Т-образных и П-образных фильтров выражаются по формулам:

Из этих формул видно, что в полосе пропускания фильтра его характеристическое сопротивление всегда действительно.

1. Для фильтров нижних частот  Z1=jwL, Z2=1/jwC. Отсюда частоты среза f1=0, f2= . Фильтр нижних частот пропускает без затухания частоты в пределах от нуля до f2. Характеристическое сопротивление в полосе пропускания активное, и зависит от частоты

Сдвиг фазы между входным и выходным напряжением растет с ростом частоты в полосе пропускания и становится постоянным, равным π в полосе задерживания

2. Для фильтров верхних частот Z1=1/jwC , Z2=jwL. Поэтому частоты среза будут равны:

f1= , f2=∞. Фильтр верхних частот пропускает без затухания сигналы, частота которых выше, чем f1. Характеристическое сопротивление в полосе пропускания также активное, и зависит от частоты.

Электротехника

Лабораторная №9

ИС-41 Владимиров Игорь

Бригада 2

Лист 2

Сдвиг фазы между входным и выходным напряжение согласованного фильтра в полосе задержания равен –π, а в полосе пропускания растет с ростом частоты, стремясь в бесконечности к нулю.

3.Для полосовых фильтров . Подставив эти выражения в формулу, определяющую границы полосы пропускания получим

Полосовой фильтр пропускает без искажения сигналы, частоты которых лежат в диапазоне от f1 до f2.

4. Для заграждающего фильтра  . Из этих значений находим частоты среза:

Заграждающий фильтр задерживает все сигналы с частотами, лежащими в пределах от f1 до f2.

Результаты измерений

Таблица1

Тип фильтра

Номер клеммы

Положение тумблера

вход

Выход

В1

В2

В3

В4

В5

В6

В7

В8

В9

НЧ – П

2

5

0

+

+

0

0

0

+

+

+

ВЧ – Т

4

6

+

0

0

0

0

+

0

0

+

ПФ - Т

2

7

0

0

0

0

0

+

+

+

+

Рассчитаем частоты среза и характеристические сопротивления для всех трех фильтров:

НЧ-П:

        

ВЧ-Т:

          

ПФ-Т:

        

f1=348  f2=1300

Электротехника

Лабораторная №9

ИС-41 Владимиров Игорь

Бригада 2

Лист 3

НЧ – П фильтр

f, Гц

U1, В

U2, В

φ1-φ2, град

ln(U1/U2)

1

300

5

5

326

0

2

400

5

5

319

0

3

500

5

4,9

309

0,020

4

600

5

4,7

300

0,062

5

700

5

4,5

290

0,105

6

800

5

4,1

281

0,198

7

900

5

3,9

272

0,248

8

1000

5

3,5

265

0,357

9

1200

5

2,8

252

0,580

10

1500

5

1,7

238

1,079

Электротехника

Лабораторная №9

ИС-41 Владимиров Игорь

Бригада 2

Лист 4

ВЧ – Т фильтр

f, Гц

U1, В

U2, В

φ1-φ2, град

ln(U1/U2)

1

50

3

0

230

2

100

3

0,1

190

3,401

3

150

3

0,3

180

2,303

4

200

3

0,5

170

1,792

5

300

3

1,3

165

0,836

6

400

3

2,4

151

0,223

7

500

3

3,5

130

-0,154

8

600

3

4

110

-0,288

9

700

3

4,4

96

-0,383

10

800

3

4,6

83

-0,427

Электротехника

Лабораторная №9

ИС-41 Владимиров Игорь

Бригада 2

Лист 5

ПФ – Т фильтр

f, Гц

U1, В

U2, В

φ1-φ2, град

ln(U1/U2)

1

100

3

0,1

160

3,401

2

200

3

0,5

145

1,792

3

300

3

1,3

119

0,836

4

400

3

2,1

83

0,357

5

600

3

2,9

25

0,034

6

800

3

3,1

335

-0,033

7

1000

3

3

300

0,000

8

1200

3

2,6

259

0,143

9

1300

3

2,4

240

0,223

10

1400

3

2,1

222

0,357

11

1500

3

1,8

206

0,511

Электротехника

Лабораторная №9

ИС-41 Владимиров Игорь

Бригада 2

Лист 6

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
241 Kb
Скачали:
0