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DI
ELETTRONICA
Scopo
Lo scopo della misurazione è rilievare la curva di risposta in frequenza del filtro passa basso RC.
Il filtro è composto da u 515h73f na resistenza avente valore di 1 kW ed un condensatore avente capacità 0,1 mF.
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N° 1 Generatore
N° 1 Multimetro
N° 1 Oscilloscopio
N° 1 Basetta
N° 1 Condensatore da 0,1mF
Il circuito di misura è stato realizzato come nello schema di figura 1.
figura 1
In cui si nota che l'alimentazione è data da un generatore alternato a frequenza e tensione variabili. La tensione di uscita (Vc) è stata misurata con un multimetro, inoltre la tensione di uscita è anche stata visualizzata con un'oscilloscopio che con il canale 1 visualizzava anche la tensione di alimentazione.
La misura si è svolta nel seguente modo:
a. Si è impostato il valore della tensione di ingresso a 4 V con frequenza 300 Hz; sul multimetro si è letto la tensione di uscita V0= 3,93 V, sia il valore di ingresso che il valore di uscita eranao visualizzati sull'oscilloscopio.
Si notava che ambedue erano sinusoidali e che avevano ampiezza pari a quella riportata in tabella.
b. Tenendo costante l'ampiezza del segnale di ingresso a 4 volt, si è variato il valore della frequenza fino a portarla a 800 Hz e in queste condizioni si è nuovamente misurato il valore della tenzsione di uscita che ha assunto il valore di 3,57 V; le due tensioni come nella fase precedente venivano osservate sull'oscilloscopio.
c. Si è continuato la misurazione come nelle fasi precedente tenendo costante a 4 V l'ampiezza della tensione di ingresso e variando la frequenza facendogli assumere tutti i valori riportati in tabella, in corripondenza si sono letti i valori della tensione di uscita anch'essi riportati in tabella.
Sull'oscilloscopio si sono osservate continuamente le 2 tensioni di forma sinusoidale e si è notato pure che non erano in fase.
Con i dati misurati si è calcolato l'attenuazione del filtro in dB per ogni valore della frequenza misurata.
L'attenuazione si è calcolata mediante la formula:
A = 20*log V0
Vi
Per f = 0 Hz la misurazione non è stata effettuata, ma si desume che il valore della tensione di uscita è pari a quella di ingresso poiché a questa frequenza il condensatore presenta un reattanza altissima per cui non circola corrente nel circuito e la caduta di tensione ai capi della resistenza è 0.
Con i valori di frequenza e attenuazione disponibili in tabella si è costituito il grafico riportante in ascissa la frequenza ad in ordinata l'attenuazione; tale grafico prende il nome di curva di risposta in frequenza del filtro passa basso.
tabella
Grafico
Vedi foglio allegato Grafico 1
Osservando il grafico si nota che esso corrisponde alle aspettative teoriche, infatti si nota che l'attuazione è bassa per le basse frequenze ed è alta per le alte frequenze.
La frequenza di taglio a -3 dB vale 1590 Hz ; mentre quella calcolata mediante la formula:
f = 1___
2p rc
è pari a 1592 Hz.
Il comportamento da filtro passa basso è dovuto al condensatore, il quale ha una reattanza Xc che diminuisce all'aumentare della frequenza.
Xc = __1__
2p fc
Siccome la tensione di uscita del filtro è in realtà la tensione ai capi del condensatore, si ha che questa diminuisce all'aumentare della frequenza.
V0 = Vc= I * Xc
I valori accettabili della tensione di uscita sono quelli ottenuti per valori della frequenza compresi tra 0 Hz e la frequenza di taglio, che come detto , vale 1590 Hz (valore misurato); gli altri valori ottenuti per frequenza maggiore della frequenza di taglio non sono accettabili, per cui si dice che non passano.
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Per quanto riguarda il filtro passa alto il circuito di misura è stato realizzato come nello schema di figura 2.
figura 2
In questo circuito si nota che l'alimentazione è data da un generatore alternato a frequenza e tensione variabili. La tensione di uscita (Vr) è stata misurata con un multimetro, inoltre la tensione di uscita è anche stata visualizzata con un'oscilloscopio che con il canale 1 visualizzava anche la tensione di alimentazione.
La misura si è svolta nel seguente modo:
c. Si è impostato il valore della tensione di ingresso a 4 V con frequenza 300 Hz; sul multimetro si è letto la tensione di uscita V0= 0,74 V, sia il valore di ingresso che il valore di uscita eranao visualizzati sull'oscilloscopio.
Si notava che ambedue erano sinusoidali e che avevano ampiezza pari a quella riportata in tabella.
d. Tenendo costante l'ampiezza del segnale di ingresso a 4 volt, si è variato il valore della frequenza fino a portarla a 800 Hz e in queste condizioni si è nuovamente misurato il valore della tenzsione di uscita che ha assunto il valore di 1,74 V; le due tensioni come nella fase precedente venivano osservate sull'oscilloscopio.
c. Si è continuato la misurazione come nelle fasi precedente tenendo costante a 4 V l'ampiezza della tensione di ingresso e variando la frequenza facendogli assumere tutti i valori riportati in tabella, in corripondenza si sono letti i valori della tensione di uscita anch'essi riportati in tabella.
Sull'oscilloscopio si sono osservate continuamente le 2 tensioni di forma sinusoidale e si è notato pure che non erano in fase.
Con i dati misurati si è calcolato l'attenuazione del filtro in dB per ogni valore della frequenza misurata.
L'attenuazione si è calcolata mediante la formula:
A = 20*log V0
Vi
Per f = 0 Hz la misurazione non è stata effetuata ma si desume che il valore della tensione di uscita è pari a 0, perché a questa frequenza il condensatore presenta una reattanza altissima per cui non circola corrente nel circuito e la caduta di tensione ai capi della resistenza, cioè la tensione di uscità, è 0.
Con i valori di frequenza e attenuazione disponibili in tabella si è costituito il grafico riportante in ascissa la frequenza ad in ordinata l'attenuazione; tale grafico prende il nome di curva di risposta in frequenza del filtro passa alto.
tabella
Grafico
Vedi foglio allegato Grafico 2
Osservando il grafico si nota che esso corrisponde alle aspettative teoriche, infatti si nota che l'attuazione è alta per le basse frequenze (da 0 a ft) ed è bassa per le alte frequenze (f>ft).
La frequenza di taglio a -3 dB vale 1590 Hz ; mentre quella calcolata mediante la formula:
f = 1___
2p rc
è pari a 1592 Hz.
Il comportamento da filtro passa alto è dovuto al condensatore, il quale ha una reattanza Xc che diminuisce all'aumentare della frequenza.
Xc = __1__
2p fc
Nel filtro passa alto la tensione di uscita è quella ai capi della resistenza del circuito CR ovvero
VR=Vi-Vc
Siccome all'aumentare della frequenza Xc e quindi Vc diminuiscono aumenta la Vr.
La vr alla frequenza di 0 Hz è 0, e a frequenza molto alta assume il valore di Vi.
I valori della tensione di uscita ottenuti per le frequenze comprese tra 0 e ft non sono accettabili, mentre lo sono quelli ottenuti per le frequenze maggiori della frequenza di taglio, per cui il filtro si chiama passa alto.
Inoltre si è osservato una piccola differenza tra il valore misurato e quello calcolato della frequenza di taglio.
Tale differenza è sicuramente incutabile alla tolleranza dei componenti passivi del filtro e agli errori di misurazione.
Si nota, in fine, che i grafici ottenuti si avvicinano all'andamento del diagramma di Boude per le attenuazioni.
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