RC-фильтры

Программы: Sek II, electronics courses

Открыть полную версию ↗

Цель

Снять амплитудно-частотные характеристики RC-фильтров нижних и верхних частот.

Установка

Источник: синусоида, амплитуда 5 В (действующее значение 3,54 В), 159,15 Гц — частота среза фильтров. Внизу — фильтр нижних частот: резистор 1 кОм, затем конденсатор 1 мкФ, выход с конденсатора. Вверху — фильтр верхних частот: конденсатор, затем резистор, выход с резистора. На выходах — вольтметры в режиме AC.

Ход работы

1. Запишите выходные напряжения обоих фильтров.
2. Установите по очереди 20, 50, 100, 300, 500 и 1000 Гц и при каждой частоте запишите напряжения на обоих выходах.
3. Постройте графики зависимости отношения \(U_{out} / U_{in}\) от частоты. За \(U_{in}\) примите действующее значение напряжения источника, 3,54 В.

Ожидаемый результат

На частоте среза \(f = 1 / (2\pi RC)\) ≈ 159 Гц на обоих выходах около 2,50 В — 0,71 от входного напряжения. При 20 Гц: фильтр нижних частот — около 3,5 В, фильтр верхних частот — около 0,44 В. При 1000 Гц: фильтр нижних частот — около 0,56 В, фильтр верхних частот — около 3,5 В.

Вопросы

1. Какой фильтр подходит, чтобы убрать высокочастотные помехи из сигнала датчика?
2. Как изменится частота среза, если взять конденсатор 0,1 мкФ?

Ответы

1. Фильтр нижних частот. Он пропускает медленные изменения сигнала почти без ослабления — около 3,5 В из 3,54 В при 20 Гц — и ослабляет быстрые: при 1000 Гц остаётся только около 0,56 В. Его частоту среза выбирают выше частот полезного сигнала и ниже частот помех.
2. Она возрастёт в десять раз: \(f = 1 / (2\pi RC)\) = 1 / (2π · 1 кОм · 0,1 мкФ) ≈ 1,59 кГц.