А) схема фнч-1 (п1-вкл), б) схема фвч-1 (п2-вкл), в) схема фнч-2 (п3-вкл), г) схема фвч-2 (п4-вкл), д) схема пф-2 (п5-вкл), е) схема зф-2 (п6-вкл).

ARC-фильтр	Переключатель замкнут	Схема электрическая принципиальная ARC-фильтра
ФНЧ-1	П1
ФВЧ-1	П2
ФНЧ-2	П3
ФВЧ-2	П4
ПФ-2	П5
ЗФ-2	П6

Таблица 4.1. Реализуемые схемы ARC-фильтров в лабораторном модуле

3. Домашнее задание.

   1. Изучить схемы различных фильтров – ФНЧ, ФВЧ, ППФ, ЗФ и физические процессы в них.

   2. Полагая, что интегральный операционный усилитель идеальный (R_вх=∞, R_вых=0, усиление μ=∞ и Δf=∞) определить передаточные функции приведенных в табл. 4.1 фильтров в символьной форме.

   3. Для данных на схеме (рис 4.2) численных значений параметров резисторов и конденсаторов получить аналитические выражения для модуля K_U(f) и аргумента φ(f) передаточных функций всех фильтров.

   4. Построить графики (в карандаше) частотных характеристик фильтров:

      1. амплитудно-частотную характеристику K_U = K_U(f),

      2. фазочастотную характеристику φ = φ(f).

3. Проведение лабораторных исследований.

   1. Включить установку для исследования лабораторного модуля «ARC-ф» в соответствии с блок-схемой (рис. 4.1.) и включить сетевое напряжение 220 В.

   2. Измерить и построить графики амплитудно-частотной K_U(f) и фазочастотной φ(f) характеристик активных фильтров ФНЧ-1, ФВЧ-1, ФНЧ-2, ФВЧ-2, ПФ-2, ЗФ-2 при R_г = 0 Ом, U₁ = 0.5 В. Определить параметры частотных характеристик:

• нижнюю граничную частоту f_н,

• верхнюю граничную частоту f_в,

• полосу пропускания Δf = f_в - f_н,

• широкополосность Д=K_U0·Δf, при допустимых коэффициентах неравномерности на нижних и верхних частотах M_нд=0.707 и М_вд=0.707.

Результаты измерений частотных характеристик в табл. 4.2 и на рис. 4.3 и рис. 4.4.

Таблица 4.2. К измерениям АЧХ и ФЧХ ARC-фильтров, при R_г = 0 Ом, U₁ = 0.5 В

ФНЧ								ФВЧ								ПФ				ЗФ
ФНЧ-1 (П1)				ФНЧ-2 (П3)				ФВЧ-1 (П2)				ФВЧ-2 (П4)				ПФ-2 (П5)				ЗФ-2 (П6)
f, Гц lg f	U2,мВ	KU	φ	f, Гц lg f	U2,мВ	KU	φ	f, Гц lg f	U2,мВ	KU	φ	f, Гц lg f	U2,мВ	KU	φ	f, Гц lg f	U2,мВ	KU	φ	f, Гц lg f	U2,мВ	KU	φ
20 1.30				20 1.30				20 1.30				20 1.30				20 1.30				100 2.0
100 2.0				500 2.70				100 2.0				200 2.3				500 2.70				200 2.3
150 2.18				1000 3.00				500 2.70				500 2.70				600 2.78				500 2.70
200 2.3				5000 3.70				1000 3.00				1000 3.00				800 2.90				800 2.90
300 2.48				10000 4.00				2000 3.30				1500 3.18				900 2.95				1000 3.00
500 2.70				13000 4.11				3000 3.48				2000 3.30				1000 3.00				1200 3.08
1000 3.00				15000 4.18				5000 3.70				3000 3.48				1200 3.08				1500 3.18
2000 3.30				20000 4.30				8000 3.90				4000 3.60				1500 3.18				2000 3.30
5000 3.70				30000 4.48				15000 4.18				5000 3.70				2000 3.30				5000 3.70
10000 4.00				50000 4.70				20000 4.30				20000 4.30				3000 3.48				10000 4.00
fс				fс				fс				fс				fн				fн
																fв				fв
Δf				Δf				-	-			-	-			Δf				Δf
Д=KUΔf				Д=KUΔf				-	-			-	-			Д=KUΔf				Д=KUΔf

а) б)

Рис. 4.3. Нормированные АЧХ и ФЧХ ФНЧ (а) и ФВЧ (б)

а) б)

Рис. 4.4. Нормированные АЧХ и ФЧХ ПФ-2 (а) и ЗФ-2 (б)

3. Измерить и построить графики амплитудных характеристик на частоте среза f_c ФНЧ-2, ФВЧ-2, ПФ-2, ЗФ-2 при R_г = 0 Ом. Определить входной динамический диапазон входного сигнала , где U_max – максимальная амплитуда входного напряжения, при которой возникают допустимые нелинейные искажения выходного напряжения, U_min – минимальная амплитуда входного напряжения, различимая на уровне шумов при заданном отношении сигнал/шум. Результаты измерений амплитудных характеристик внести в табл. 4.3 и на рис. 4.5.

4. Сравнить результаты расчетов и измерений. Сформулировать выводы по каждому пункту рабочего задания.

Таблица 4.3. К измерению амплитудной характеристики ARC-фильтров, при f=f_гр, R_г=0 Ом

№	Амплитудная характеристика
	ФНЧ-2 (П3) fc=		ФВЧ-2 (П4) fc=		ПФ-2 (П5) fн=		ЗФ-2 (П6) fн=
	U1, мВ	U2, мВ	U1, мВ	U2, мВ	U1, мВ	U2, мВ	U1, мВ	U2, мВ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Umax
Umin

Рис. 4.5. Амплитудные характеристики ФНЧ-2 (1), ФВЧ-2 (2), ПФ-2 (3), ЗФ-2 (4).