Содержание отчета.

1. Наименование и цель работы.

2. Схема электрическая принципиальная исследуемого фильтра.

3. Таблица заданных, вычисленных и измеренных величин.

4. Выводы о соответствии результатов измерений исходным данным.

Контрольные вопросы.

1. Что называется полосой прозрачности фильтра?

2. Какие элементы содержит простейшее звено фильтра?

3. В каком случае нагрузка считается согласованной с фильтром?

4. Как следует подобрать сопротивления элементов простейшего звена фильтра для получения фильтра верхних (нижних) частот?

5. Что называется затуханием фильтра?

6. Начертите схему фильтра нижних (верхних) частот.

7. Чему равна нижняя граничная частота фильтра нижних частот? Как это объяснить?

8. Начертите амплитудно-частотную характеристику фильтра нижних (верхних) частот.

9. Объясните принцип действия фильтра нижних (верхних) частот.

10. Чем обусловлен выброс амплитудно-частотной характеристики на частотах среза? Как уменьшить этот выброс?

Лабораторная работа № 9. Исследование полосового фильтра

Цель работы: 1. Получить навыки по расчёту полосового фильтра.

2. Исследовать свойства фильтра, построенного по результатам расчёта.

Краткие теоретические сведения.

Частотные фильтры представляют собой линейные системы, через которые токи определённой полосы частот проходят с малым затуханием, а токи всех других частот проходят с большим затуханием. Полосовым называется фильтр, имеющий две частоты среза fср1 и fср2. Между этими частотами лежит полоса пропускания фильтра (Рис. 1).

Рис. 1. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра.

Свободно выбирать полосу пропускания (П) фильтра и достигнуть более совершенной фильтрации можно комбинацией емкостей и индуктивностей в Т- звеньях или П- звеньях фильтра. Рис.2.

Г - образный полосовой фильтр. П - образный полосовой фильтр.

Рис. 2. Электрические схемы различных полосовых фильтров.

Элементами Т - образного и П - образного звеньев полосового фильтра являются последовательный и параллельный колебательные контуры.

Резонансная частота последовательного и параллельного контуров должна быть одинакова. .

На частотах среза полосового фильтра возможны выбросы амплитудно-частотной характеристики, вызванные резонансными явлениями в контурах. Уменьшить амплитуду выбросов можно снижением добротности контуров.

Расчет звена полосового фильтра сводится к определению параметров L1,C1,L2,C2 по заданному сопротивлению нагрузки Rн и заданным частотам среза fср1 и fср2. Сопротивление нагрузки должно быть согласовано с волновым сопротивлением фильтра.

; ; ; ,

Где П = fср2 – fср1 – полоса пропускания фильтра.

Порядок выполнения работы.

1. Получить исходные данные для расчёта полосового фильтра. По заданным исходным параметрам рассчитать элементы полосового фильтра. Исходные данные, результаты расчётов, выбранные номиналы, а также результаты измерений свести в единую таблицу (смотри пункт 4 настоящего описания).

2. Запустите выполнение программы схемотехнического моделирования MultiSIM9, а затем постройте на рабочем поле экрана П-образное звено полосового фильтра. Элементы этого фильтра должны в приближении соответствовать расчётным значениям. Кроме этого последовательно катушкам индуктивности следует включить активные сопротивления, имитирующие сопротивление провода катушек. Значения этих сопротивлений указаны в исходных данных к расчёту фильтра. Если в качестве элемента фильтра берётся катушка с кратной индуктивностью, то соответствующим образом необходимо изменить и активное сопротивление катушки. Общий провод схемы необходимо соединить с корпусом. Параллельно выходу фильтра подключить резистор нагрузки, сопротивление которого равно волновому сопротивлению фильтра. Сигнал на схему фильтра подавать от функционального генератора, причём установленные по умолчанию параметры генератора можно не менять. К выходу фильтра параллельно резистору нагрузки подключите измеритель частотных характеристик.

3. Запустите выполнение анализа схемы путём нажатия на пиктограмму или . Через некоторое время остановите выполнение анализа схемы путём повторного нажатия на пиктограмму или . Разверните переднюю панель измерителя частотных характеристик, и выполните анализ полученной характеристики. При настройке измерителя надо так выбрать начальные и конечные значения по осям координат, чтобы активный участок характеристики удобно было анализировать (Рис. 3).

Рис. 3. Пример анализа полосового фильтра.

Масштаб по осям кажите линейный.

4. Определите напряжение на выходе фильтра на резонансной (заданной) частоте, а затем частоты среза исследуемого фильтра на уровне 0.7Uмакс. Затем определите полосу пропускания фильтра и коэффициент передачи в полосе прозрачности. Полученные данные занесите в таблицу 1. Сравните результаты эксперимента с исходными данными и сделайте выводы.

Таблица 1.

Тип фильтра.	Полосовой фильтр. Схема Т-фильтра или П-фильтра.
Дано.	f рез =	fср 1 =	fср 2 =	Rн =
Рассчитано.	L1 =	C1 =	L2 =	C2 =
Выбрано (номиналы)	L1 =	C1 =	L2 =	C2 =
Определено экспериментально	f рез =	П =	fср1 =	fср2 =

5. Предъявите преподавателю таблицу для проверки, получите пометку правильности результатов.

6. Только убедившись в правильном выполнении работы, закройте окно программы и корректно выключите питание компьютера. Если работа выполнена в полном объёме, схему не сохраняйте.