RC-фільтри

Програми: Sek II, electronics courses

Відкрити повну версію ↗

Мета

Зняти амплітудно-частотні характеристики RC-фільтрів нижніх і верхніх частот.

Установка

Джерело: синусоїда, амплітуда 5 В (діюче значення 3,54 В), 159,15 Гц — частота зрізу фільтрів. Унизу — фільтр нижніх частот: резистор 1 кОм, за ним конденсатор 1 мкФ, вихід — на конденсаторі. Угорі — фільтр верхніх частот: конденсатор, за ним резистор, вихід — на резисторі. На виходах — вольтметри в режимі AC.

Хід роботи

1. Запишіть вихідні напруги обох фільтрів.
2. Установлюйте по черзі 20, 50, 100, 300, 500 і 1000 Гц і записуйте обидві вихідні напруги на кожній частоті.
3. Побудуйте графіки залежності відношення \(U_{out} / U_{in}\) від частоти. За \(U_{in}\) візьміть діюче значення напруги джерела, 3,54 В.

Очікуваний результат

На частоті зрізу \(f = 1 / (2\pi RC)\) ≈ 159 Гц на обох виходах близько 2,50 В — 0,71 від вхідної напруги. На 20 Гц: фільтр нижніх частот — близько 3,5 В, фільтр верхніх частот — близько 0,44 В. На 1000 Гц: фільтр нижніх частот — близько 0,56 В, фільтр верхніх частот — близько 3,5 В.

Запитання

1. Який фільтр придатний, щоб прибрати високочастотні завади із сигналу датчика?
2. Як зміниться частота зрізу, якщо взяти конденсатор 0,1 мкФ?

Відповіді

1. Фільтр нижніх частот. Він пропускає повільні зміни сигналу майже без змін — близько 3,5 В із 3,54 В на частоті 20 Гц, — а швидкі послаблює: на 1000 Гц залишається лише близько 0,56 В. Його частоту зрізу вибирають вищою за частоти корисного сигналу і нижчою за частоти завад.
2. Вона зросте вдесятеро: \(f = 1 / (2\pi RC)\) = 1 / (2π · 1 кОм · 0,1 мкФ) ≈ 1,59 кГц.