Pomocí programu Syntfil navrhněte a realizujte jednoduchý aktivní filtr typu dolní propust třetího řádu s Čebyševovou aproximací. Požadavky na filtr určuje připojené toleranční schema.
Vlastní laboratorní úloha sestává z následujících úkolů:
ad 1.: Program Syntfil v sekci Aktivní syntéza/Rozdělení sekcí poskytuje informaci o poloze kořenů přenosové funkce v normovaném tvaru, t.j. s jednotkovým kmitočtem meze propustného pásma. Nezapomeňte je tedy přepočítat (odnormovat) ke správnému kmitočtu (okraj propustného pásma)!
ad 2.: Filtr zapojte v nepájivém propojovacím poli. Pro napájení použijte symetrické napětí ±9V, nezapomeňte propojit střed napájení se zemí a obě napájecí napětí blokovat blokovacími kondenzátory (10nF proti zemi) blízko u operačního zesilovače. Zapojení propojovacího pole, vývodů operačního zesilovače a jednotlivých sekcí filtru je na přiložených schématech. Nepracuje-li filtr po prvním zapnutí, ověřte přiloženým multimetrem stejnosměrné poměry v obvodu (přítomnost obou napájecích napětí, cca nulové stejnosměrné napětí na výstupu OZ, správné zapojení OZ). Požadované hodnoty součástek je občas nutné složit z několika kusů (odpor 8k6 z odporů 8k2 a 390, kondenzátor 172nF ze 150n a 22n).
ad 3.: Měření provádějte při dostatečně nízkém vstupním napětí (zvlášť u sekce 2. řádu), aby nedošlo k přebuzení operačního zesilovače a zkreslení měření, popř. k překročení max. vstupního napětí milivoltmetru!
Celá úloha má demonstrovat složení výsledné přenosové charakteristiky filtru z dílčích charakteristik jednotlivých funkčních bloků (což je principem kaskádní syntézy). Uvedené složení charakteristiky ilustruje následující obrázek:
Červenou čárou je znázorněna kmitočtová charakteristika sekce 2. řádu,
zelenou čárou kmitočtová charakteristika sekce 1. řádu a
černou čárou kmitočtová charakteristika celého filtru.
Tato varianta samozřejmě platí jen pro korektní impedanční spojení bloků. Při nekorektním spojení dojde ke vzájemnému ovlivnění bloků s následnou degradací přenosové charakteristiky (viz následující obrázek).
Odpovídající zapojení filtru jsou:
Správné zapojeníRespektuje impedanční podmínku spojování bloků. | |
Nesprávné zapojeníNerespektuje impedanční podmínku spojování bloků. |
V zapojení je použit OZ B081 z produkce bývalé NDR. Jedná se o ekvivalent TL081 Texas Instruments. V našem zapojení nepotřebujeme kompenzovat stejnosměrný offset zesilovače, vývody OFFSET N1 a OFFSET N2 tedy zůstávají nezapojené! Jejich připojení kamkoliv zhorší, případně znemožní funkci zesilovače. Může vést i k jeho poškození!
Při zapojování pozor - kladný pól zdroje je připojen na vývod 7, nikoli 8, jak by se dalo čekat! Naopak, připojení napájení na vývod 8 může celkem snadno obvod zničit!!!
Obrázek ukazuje zapojení vývodů OZ, k dispozici je i katalogový list
Takhle je zapojené nepájivé propojovací pole při správné orientaci (svorky ZEM a -15V) směrem dolů.
Takhle v něm vypadá hotové zapojení
Na zdroji propojte výstupní svorky podle obrázku a nastavte na obou polovinách zdroje 9V. Střední vývod propojte se zemí generátoru, milivoltmetru a přípravku.