Filtri RC

Programmi: Sek II, electronics courses

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Obiettivo

Misurare la risposta in frequenza dei filtri RC passa-basso e passa-alto.

Il montaggio

Generatore: onda sinusoidale, ampiezza 5 V (valore efficace 3,54 V), 159,15 Hz — la frequenza di taglio dei filtri. In basso — il filtro passa-basso: un resistore da 1 kΩ, poi un condensatore da 1 µF, uscita ai capi del condensatore. In alto — il filtro passa-alto: un condensatore, poi un resistore, uscita ai capi del resistore. Voltmetri in modalità AC sulle uscite.

Procedimento

1. Annotare le tensioni di uscita dei due filtri.
2. Impostare in successione 20, 50, 100, 300, 500 e 1000 Hz e annotare le due uscite a ogni frequenza.
3. Tracciare i grafici del rapporto \(U_{out} / U_{in}\) in funzione della frequenza. Prendere come \(U_{in}\) la tensione efficace del generatore, 3,54 V.

Risultato atteso

Alla frequenza di taglio \(f = 1 / (2\pi RC)\) ≈ 159 Hz entrambe le uscite sono di circa 2,50 V — 0,71 volte l'ingresso. A 20 Hz: passa-basso — circa 3,5 V, passa-alto — circa 0,44 V. A 1000 Hz: passa-basso — circa 0,56 V, passa-alto — circa 3,5 V.

Domande

1. Quale filtro è adatto per eliminare il rumore ad alta frequenza dal segnale di un sensore?
2. Come cambierà la frequenza di taglio se si usa un condensatore da 0,1 µF?

Risposte

1. Il filtro passa-basso. Lascia passare quasi inalterate le variazioni lente del segnale, circa 3,5 V su 3,54 V a 20 Hz, e attenua quelle rapide: a 1000 Hz restano solo circa 0,56 V. La sua frequenza di taglio si sceglie al di sopra delle frequenze del segnale utile e al di sotto di quelle del rumore.
2. Aumenta di dieci volte: \(f = 1 / (2\pi RC)\) = 1 / (2π · 1 kΩ · 0,1 µF) ≈ 1,59 kHz.