IIZE3010 Elektroniikan perusteet Harjoitustyö 2

Transkriptio

1 IIZE30 Elektroniikan perusteet Harjoitustyö Pasi Vähäartti, 1303, IST4SE Sisällysluettelo: 1. Realisoidaan suodatin Sallen-Key piirillä Suodattien vahvistus taajuuden unktiona Suodattien herkkyys...5. Realisoidaan suodatin Bode-käyrästä Suodattien vahvistus kulataajuuden unktiona Suodattien herkkyys...7

2 (7)

3 3 (7) 1. Realisoidaan suodatin Sallen-Key piirillä Suotien asteluvun selvittäinen: 30 log 1 1 n 4300 log ,11 4 Keskitaajuuden laskeinen: ,141 Hz 1390 Hz Nurkkapisteiden todelliset vaiennukset: α log 1 p + s α log 1 + s 0 p 0 n n 1300 log log ,0019 db db 39,66 db Hyvyysluvut (taulukosta, asteluvun ukaan): Q 0,54 S TOD 8734 * (-0,387±j0,939) Q 1,31 S TOD 8734 * (-0,999±j0,387) Realisoidaan vaste sallen-key-piirillä: Q0,54 ω Q1,31 ω Valitaan ateriaaleista piiri B (sivulta 3), koska se ei vaadi vahvistuksen asettelua. Suoritetaan skaalaus siten, että K 8734, valitaan vastukseksi kω K 4

4 4 (7) Lasketaan kondensaattorien uudet arvot: K OLD K 0, ,4 nf, uut arvot lasketaan saalla periaatteella Lasketut kondensaattorien arvot: 1.ASTE.ASTE OLD Q0,54 Q1,31 Q 1,4 nf 30 nf 1/(Q),6 nf 4,4 nf Realisoitu suodatin sallen-key-piirillä toteutettuna: Kuvassa on esitettynä täydellinen suodin sallen-key-piirillä toteutettuna siulaatioon tarvittavien kytkentöjen kera. Passiivikoponentteihin on lisätty 5% toleranssit herkkyyden tutkiista varten, jota käsitellään luvussa 1..

5 5 (7) 1.1. Suodattien vahvistus taajuuden unktiona α in 30dB α ax db p s Kuten siulaatiotuloksesta voidaan todeta, ovat koponenttien itoitukset onnistuneet hyvin. Punaisella katkoviivalla on erkitty spesiikaatio, viivarykelä on toteutunut tulos. Kuvassa sulkuerkkien sisään on erkitty siuloidut tulokset ilan toleranssien vaikutusta. Tulokset ilan toleransseja: Spesiikaatio Lopputulos α ax db / p 1300Hz db / 1300Hz α in 30dB / s 4300Hz 39,7dB / 4300Hz Suunnitteleastani suotiesta tuli parepi kuin itä spesiikaatiossa vaadittiin. 1.. Suodattien herkkyys Tulokset toleranssien vaikutus huoioon ottaen: Spesiikaatio Lopputulos α ax db / p 1300Hz α in 30dB / s 4300Hz dB / 1300Hz dB / 4300Hz Kuvasta katsoalla voie todeta, että atalilla taajuuksilla tietyissä toleranssien aiheuttaien vaihteluiden puitteissa kytkentä ei ole kyennyt spesiikaation ukaisiin tuloksiin. Korkeailla taajuuksilla suodin on edelleen reilusti parepi kuin itä oli vaadittu. Mitoituksia pitäisi hiean uuttaa, ettei α ax db raja ylittyisi.

6 6 (7). Realisoidaan suodatin Bode-käyrästä Piirissä kaikki kondensaattorit saavat arvon nf. Siirtounktio saadaan aikaan kuvasta katsoalla: 4 5 () ( s + )( s + ) T s k, jossa k s + s + ( )( ) Suoraan siirtounktiosta voidaan kirjoittaa: Ensiäinen aste Toinen aste R1 4 R R 1 6 R Suoritetaan skaalaus: OLD K K Koska navat luettu realistisilta taajuuksilta K 1 K Vastuksien itoittainen: 8 R K R OLD 4 Realisoitu kaistanestosuodatin Bode-käyrästä: uf kω ( R1), loput vastukset lasketaan saalla tavalla 8 Kuvassa on esitettynä täydellinen kaistanestosuodin realisoituna bode-käyrästä siulaatioon tarvittavien kytkentöjen kera. Passiivikoponenteissa 5% toleranssit herkkyyden tutkiista varten.

7 7 (7).1. Suodattien vahvistus kulataajuuden unktiona Tavoiteltu vaiennus Todellinen vaiennus Kuvasta voidaan päätellä että suodin toiii suhteellisen hyvin annettuihin spekseihin verrattuna (punainen katkoviiva). 0dB vaiennusta ei aivan saavutettu kulataajuuksilla K-0K, käsittääkseni olee riittävän lähellä speksejä, joten uutta itoitusta ei tarvitse tehdä. Uudelleen itoitus toteutettaisiin pienentäällä ja suurentaalla ääripäiden taajuuksia... Suodattien herkkyys Koponenttien toleranssien vaikutus ei ole kovinkaan suuri lopputulokseen. Kuten sallen-keypiirissä, tulokset sekä paranevat että huononevat toleranssien suuruuksien vaikutuksesta yös bodekäyrästä realisoidun suodattien tapauksessa. Punainen katkoviiva kuvaa tavoiteltua vaiennusta.