Электротехника \ Электротехника

Изучение работы электрических фильтров

Страницы работы

7 страниц (Word-файл)

Скачать файл

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 Z₂будут 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
Тип фильтра	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