RCHighPassFilter -- Overview ЦЕЛИ ОБОРУДОВАНИЕ

RCHighPassFilter -- Overview
ЦЕЛИ
После выполнения этой лабораторной работы учащийся сможет:
• Проектировать и собирать фильтр пропускания верхних частот
1-го порядка, используя R и C.
• Использовать схему запуска (синхронизации) цифрового
осциллографа для захвата и отображения сигнала
• Измерять параметры амплитуды (размах) входного и
выходного сигналов
• Проверить работу RC-фильтра пропускания верхних частот и
оценить частоту среза
ОБОРУДОВАНИЕ
Для выполнения настоящего эксперимента вам потребуется:
• TBS1KB – Цифровой осциллограф Tektronix
• Резистор и конденсатор
• Генератор сигналов (AFG3K или 2K)
• Пробник напряжения (поставляется с осциллографом) и
кабели с BNC-разъемами
• Макетная плата и соединительные провода
ТЕОРИЯ
Основные понятия:
• Фильтр — это схема, пропускающая некоторые частоты и не
пропускающая остальные.
• Диапазон частот входного сигнала, проходящий без
ослабления, называется полосой пропускания.
• Диапазон частот входного сигнала, не проходящий или сильно
ослабленный, называется полосой задерживания.
• Переход от полосы задерживания к полосе пропускания или
наоборот называется частотой среза. Это частота при которой
выходная мощность снижается на 3 дБ (или амплитуда на 70,7
%) по сравнению с мощностью (или амплитудой) в полосе
пропускания.
• Фильтр пропускания верхних частот пропускает частоты выше
частоты среза и задерживает частоты ниже ее.
• Частота среза RC-фильтра пропускания верхних частот
получается из:
RCHighPassFilter -- Procedures
Step 1
ПРОВЕРЯЕМОЕ УСТРОЙСТВО / СБОРКА
СХЕМЫ
• Соберите схему, как показано ниже: Выберите R = 10 кОм, C =
1 нФ
• Подайте выходной сигнал генератора на вход схемы V_in
• Выберите синусоиду с размахом 2 В, частотой = 100 Гц
Step 2
ПОДГОТОВКА К ЭКСПЕРИМЕНТУ
• Включите осциллограф
• Подключите пробник осциллографа канала 1 к V_in
• Подключите пробник канала 2 к измерению выходного
напряжения V_Out
• Выполните регистрацию сигналов из схемы на осциллограф
Step 3
• Выполните автоустановку Autoset (АВТОУСТ) на осциллографе
для эффективного захвата и просмотра сигнала
• Если функция Autoset (АВТОУСТ) не включена, то вручную
задайте масштаб по горизонтали и вертикали и условие запуска
для просмотра 3–4 периодов осциллограммы без отсечки.
Step 4
ДОПОЛНЕНИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
• Перейдите к меню измерений, нажав кнопку MEASURE
(Измерение) на передней панели осциллографа
• Нажмите CH1 (измеряемый канал) и выберите измерение
PEAK-PEAK (РАЗМАХ) и FREQUENCY (ЧАСТОТА), используя
кнопку универсальной ручки (MPK)
• Также выберите измерение PEAK-PEAK (РАЗМАХ) для CH2
Step 5
• При частоте входного сигнала 100 Гц запишите размах
амплитуды входного и выходного сигналов.
Step 6
• Сохраняя амплитуду постоянной (размах 2 В), измените
частоту входного сигнала (частоту сигнала AFG) на 200 Гц.
Запишите размах амплитуды входного и выходного сигналов.
• Продолжайте увеличивать частоту входного сигнала (частоту
сигнала AFG) ступенями по 100 Гц (до 10 кГц) и записывая
размах амплитуды выходного сигнала.
Step 7
• Вычислите коэффициент усиления = 20 x log (V_out/V_in).
Постройте график зависимости коэффициента усиления от
частоты.
• Оцените частоту среза или излома схемы посредством
определения точки, где коэффициент усиления равен -3 дБ.
Step 8
• Сравните значение частоты среза, вычисленное из значения
RC, с фактически полученной измерением.
Step 9
ОТВЕТЬТЕ НА ВОПРОС
• Как влияет на частоту среза фильтра уменьшение значения
резистора?