รายงานการทดลองที่ 8 active filters223307 engineering electronics...

Download available via http://kmitnb05.kmitnb.ac.th/~mts

ภาควชาครศาสตรไฟฟาคณะครศาสตรอตสาหกรรม

สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

รายงานการทดลองท 8Active Filters

เสนอผชวยศาสตราจารย ดร. มนตร ศรปรชญานนทอาจารยวรรตน ภทรอมรกล

ผทาการทดลองชอ-สกล………………………………………………….รหสประจาตว…………………………………………...

ผรวมทาการทดลองชอ-สกล………………………………………………….รหสประจาตว…………………………………………...

วนททาการทดลอง วน…………….ท…….เดอน………………..ป……..2547…………

รายงานนเปนสวนหนงของการทดลองวชา 223307 Engineering Electronics Lab IIภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2547

223307 Engineering Electronics Lab II Lab 8: Active Filters Page: 2 of 24

ผศ.ดร.มนตร ศรปรชญานนท ภาควชาครศาสตรไฟฟา สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ : [email protected]

ภาควชาครศาสตรไฟฟา สจ.พ.

223307Engineering Electronics Lab II

ปฏบตการอเลกทรอนกสวศวกรรม 2

การทดลองท 8Active Filters

วตถประสงค เพอวดหาคณลกษณะพนฐานตางๆของวงจรกรองความถแบบตางๆ

อปกรณทใชในการทดลอง

1. Dual trace oscilloscope2. Function generator3. DC Power Supply4. Multi-meter5. Op Amp 741 จานวน 2 ตว6. Resistors7. Capacitors8. กราฟ Semilog จานวน 6 แผน

(Download ไดทาง Homepage http://kmitnb05.kmitnb.ac.th/~mts/)



เนอหาโดยสรป

วงจรกรองความถ (Filters) สามารถแบงออกเปน 2 แบบใหญ ๆ คอ แบบพาสซพ (Passive filters)และแบบแอคทฟ (Active filters) วงจรกรองความถเปนวงจรทสามารถทาหนาทเลอกความถทตองการหรอตดความถทไมตองการออกกได การใชงานวงจรกรองความถสามารถใชกรองสญญาณรบกวน หรอกรองเอาสญญาณขาวสารออกมาจากคลนพาหในระบบวทย ดงนนอปกรณทนามาใชในวงจรกรองความถ ถาเปนแบบพาสซฟจะใชตวตานทาน ตวเกบประจ และตวเหนยวนา สวนในวงจรกรองความถแบบแอคทฟ จะใชตวตานทาน ตวเกบประจ รวมกบอปกรณทสามารถทาการขยายสญญาณ เชน ออปแอมป ทาใหวงจรกรองความถแบบแอคทฟมขอดกวาแบบพาสซฟ คอ

- ไมมการสญเสยของสญญาณเนองจากออปแอมปสามารถทาการขยายสญญาณเพอชดเชยการลดทอนของสญญาณได

- ราคาถก โดยเฉลยแลววงจรกรองความถแบบแอคทฟจะมราคาถกกวาแบบพาสซฟเนองจาก ตวเหนยวนาทใชในแบบพาสซฟมราคาแพง และสรางไดยากกวา

- การปรบคา วงจรกรองความถแบบแอคทฟ สามารถปรบคาความถทตองการไดงายภายใตยานความถทกวางกวาทสามารถปรบไดในแบบพาสซฟ

- การแยกระหวางอนพตและเอาตพต เนองจากจรกรองความถ แบบแอคทฟมการใชออปแอมปประกอบในวงจรจงทาใหวงจรกรองความถแบบนมอนพต อนพแดนซสงและเอาตพตอมพแดนซตา ทาใหไมมผลการรบกวนกนระหวางแหลงจายสญญาณอนพตและโหลด

แตอยางไรกตาม การกรองความถแบบแอคทฟกมขอเสยอยบางประการ เมอเทยบกบแบบพาสซฟคอ

- การตอบสนองความถ วงจรกรองความถแบบแอคทฟ มความสามารถในการตอบสนองความถไดแคบกวาแบบพาสซฟเนองจากขดจากดของออปแอมปยกตวอยางเชนออปแอมปเบอร 741 มความสามารถในการตอบสนองความถไดเพยง 1 MHz

- แหลงจายไฟเลยง เนองจากการใชออปแอมปทาใหตองใชแหลงจายไฟเลยงในการทางานในขณะทแบบพาสซฟไมตองใชแหลงจายไฟเลยง

การตอบสนองของวงจรกรองความถ

วงจรกรองความถแบบแอคทฟสามารถแบงออกเปนชนด ตามหนาทการทางานไดอก เปน 4 ชนด ไดแก

- วงจรกรองความถตายาน (Low pass filter , LPF)- วงจรกรองความถสงยาน (High pass filter , HPF)- วงจรกรองแถบความถยาน (Band pass filter , BPF)- วงจรตดแถบความถ (Notch filter หรอ Band Eliminate filter , BEF)



การทางานของวงจรกรองความถแตละชนด แสดงดงรปท 8.1

จากรปท 8.1 (ข) ซงเปนผลการตอบสนองความถของวงจร LPF จะพบวาในทางความคดหรออดมคตถาความถของอนพตมคามากกวา ความถตดทตองการ (Cut off frequency, Cf )แลว วงจรจะตดสญญาณความถนน ไมใหออกไปทเอาตพตเลย แตในทางปฏบตวงจรไมสามารถตอบสนองความถเชนนได วงจรจะคอยๆ ลดการตอบสนองความถของชวงทไมตองการลง สวนผลการตอบสนองความถของวงจร HPF ดงรปท 8.1(ค) มลกษณะตรงกนขามกบวงจร LPF สวนใน รปท 8.1(ง) เปนผลการตอบสนองความถของวงจรBPF คอ วงจรจะยอมใหความถเฉพาะแถบหรอชวงทตองการเทานนออกไปทเอาตพต สาหรบผลของวงจรBEF ดงรปท 8.1(จ) กจะมลกษณะตรงขามกบวงจร BPF

LRวงจร

กรองความถiv Ov

(ข)

การตอบสนองทางความคดOv

0 Cff

(ค)

Ov

0 Cff

(ง)

Ov

0 Cff

(จ)

Ov

0 Cff

(ก)

การตอบสนองทางในทางปฏบต

ชวงตดความถชวงความถยาน

OV707.0

Ov

OV707.0

Ov

ชวงความถยาน

ชวงตดความถ


การตอบสนองทางความคด

การตอบสนองทางในทางปฏบตชวง

ความถยานชวง

ความถยานชวงตดความถ

รปท 8.1 วงจรกรองความถและการทางานของวงจรแตละชนด (ก) วงจรทดสอบวงจรกรองความถ (ข) การทางานของวงจร LPF (ค) การทางานของวงจร HPF (ง) การทางานของวงจร BPF (จ) การทางานของวงจร BEF



ลาดบของวงจรกรองความถ

จากในรปท 8.1 (ข) เราจะเหนวา ในทางปฏบตแลว เมอความถอนพตเปลยนแปลงถงจดตดความถ( Cf ) ของวงจร วงจรจะคอยๆ ลดการตอบสนองความถลง โดยอตราการเปลยนแปลงนจะขนอยกบลาดบ(Order) ของวงจรกรองความถซงโดยทวไป วงจรกรองความถมตงแตลาดบท 1 , 2 , 3 , 4 ไปเรอย ๆ จนถงลาดบท n สาหรบตวอยางลาดบของวงจรกรองความถทมผลตอการเปลยนแปลงการตอบสนองความถของวงจรของความถตายาน (LPF) แสดงไวในรปท 8.2

(ก)

การตอบสนองทางความคดOv

0 Cff

20 /dB decade− 40 /dB decade−

60 /dB decade−

(ข)

Ov

0 Cff

(ค)

Ov

0 Cff

รปท 8.2 การตอบสนองความถของวงจรกรองความถทลาดบตาง ๆ (ก) ลาดบท 1 (First order) (ข) ลาดบท 2 (Second order) (ค) ลาดบท 3 (Third order)

จากรปท 8.2 จะเหนวาวงจรกรองความถตาผานทตอบสนองความถไดใกลเคยงกบอดมคตมากทสดคอ ลาดบท 3 ถาลาดบยงสงกวาน การตอบสนองความถกจะยงใกลเคยงกบอดมคตมากขนไปอก แตกทาใหวงจรกรองความถทมลาดบสงขนมความซบซอนเพมขนตามไปดวย ในทางใชงานจรง มกจะนยมใชวงจรกรองความถลาดบท 2 (2nd order filter) มากกวา เนองจากสามารถใชออปแอมปเพยงตวเดยวสรางได

วงจรกรองความถลาดบท 2 จากรปท 8.2 (ข) พบวามอตราการตกของความถเมอเทยบกบอตราขยายเทากบ –40 dB /decade โดยเครองหมายลบแสดงถง อตราใหเหนวาเปนการตก และตวเลขนหมายความถง วงจรกรองความถตาอยลาดบท 2 ซงจะมอตราการตกของอตราขยาย 40 dB ตอชวง 10 เทาของความถ ยกตวอยางเชน ทความถ 1kHz วงจรกรองความถมอตราขยาย 40 dB (100 เทา) เมอความถเพม



ขนไปถง 10kHz วงจรกรองความถมอตราขยายลดลงเหลอ 0 dB (1 เทา) เนองจากความถ 1 kHz ไปยงความถ 10 kHz เราเรยกท 1 decade

วงจรกรองความถตาผานลาดบท 1

Oviv

C

R

รปท 8.3 วงจรกรองความถตาผานลาดบท 1

วงจรกรองความถตาผานลาดบท 1 อยในรปท 8.3 ออปแอมปตอเปนวงจรตามแรงดน เพอทาใหเอาตพตอมพแดนซของวงจรกรองความถมคาตาโดยคาความถตด ( Cf ) สามารถกาหนดไดจากคาอปกรณภายนอก ดงสมการ (8.1)

cf = 0.1591RC

(8.1)

วงจรในรปท 8.3 นจะมอตราขยายลปปด ( C LA ) เทากบ 1 ตามสมการของวงจรตามแรงดน

ตวอยาง 8.1 ถา R = 10 kΩ และ C = 0.015 Fµ จงคานวณหาความถตด( Cf ) และถา iV = 200 mV OV จะมคาเทาใดทความถ Cf

คานวณหาคา Cf ตามสมการ (8.1)

cf = ( )( )

0.159110 0.015k FµΩ

= 1061 Hz

cf ≈ 1 kHz

ทความถ f = cf = 1 kHz OV มคาเทากบ 0.707 iV (จากรปท 8.1(ข)) ดงนน OV = 0.707 ( 200 PmV ) = 141 PmV



วงจรกรองความถสงผานลาดบท 1

Oviv

C

R

รปท 8.4 วงจรของความถสงผานลาดบท 1

จากวงจรกรองความถตาผานในรปท 8.3 ถาหากการสลบตาแหนง R และ C ดงรปท 8.4 กจะไดวงจรกรองความถสงผานทมสมการของความถตดผานเทากบสมการ (8.1)

วงจรกรองความถตาผานลาดบท 2

Oviv

2C

1R

AR

BR

2R1C

รปท 8.5 วงจรกรองความถตาผานลาดบทสอง

วงจรของความถตาผานลาดบทสอง สามารถสรางไดงายโดยใชออปแอมปเพยงตวเดยว ดงในรปท8.5 วงจรนอาจจะเรยกวา วงจรกรองความถแบบ Sallen and Key ซงตงชอตามผออกแบบวงจร สาหรบวงจรนความถตด (Cut off frequency, cf ) สามารถกาหนดไดจากคาอปกรณทตออยภายนอกตามสมการ(8.2)

cf = 1 2 1 2

12 R R C Cπ

(8.2)



ถาหากเรากาหนดให 1R = 2R = R และ 1C = 2C = C สมการ (5.1) สามารถลดรปไดเปน

cf = 12 RCπ

(8.3)

สวนตวตานทาน AR และ BR มไวเพอเปนตวกาหนดอตราขยายของวงจรลปปด ( C LA ) ได แตโดยปกตแลว เราจะมการกาหนดให C LA นมคาเทากบ 1.586 เพอใหวงจรสามารถทางานไดอยางมประสทธภาพทสด นนแสดงวา เราควรกาหนด คา BR มคาเปน 0.586 เทาของ AR เนองจากออปแอมปตอเปนวงจรขยายแบบไมกลบเฟส สาหรบคา AR และ BR ทเหมาะสม คอ AR = 47kΩ และ BR = 27kΩ

ตวอยาง 8.2 ออกแบบวงจรกรองความถตาผานลาดบท 2 ใหมความถตด ( cf )อยท 700Hzเลอกคาตวเกบประจมาตรฐาน 0.0033 Fµ

คานวณหาคา R จากสมการ (5.2)

R = 12 Cf Cπ

= ( )( )

12 700 0.0033Hz Fπ µ

R = 68,898 Ω

เลอกคา R มาตรฐาน คอ 68kΩ ไดวงจรกรองความถตาผานลาดบท 2 แสดงในรปท 8.6

OViV

ΩkRA

47

ΩkRB

27

R

Ωk68 Ωk68

µF033.0C

µF033.0C

R

รปท 8.6 วงจรของความถตายานซงมความถตด 700Hz

จากตวอยาง เราสามารถเลอกคา C มาตรฐาน 0.1 Fµ จะได R คามาตรฐาน 22kΩ กได



วงจรกรองความถสงผานลาดบท 2

Oviv

47BRkΩ

27BRkΩ

R

C

R

C

รปท 8.7 วงจรกรองความถสงผานลาดบทสอง

วงจรกรองความถสงผานลาดบท 2 มลกษณะวงจรคลายกบวงจรกรองความถตาผานในรปท 8.5เพยงแตสลบตาแหนงของ R และ C เทานน ดงแสดงในรปท 8.7 สวนคาความถตด ( cf ) สามารถหาไดจากสมการ (8.4)

cf = 12 RCπ

(8.4)

การสรางวงจรของความถตาและสงผานในลาดบทสงขน

เราสามารถสรางวงจรกรองความถตาและสงผานใหสงกวาลาดบทสองได โดยการนาวงจรของความถทมความถตดเทากนมาตอเรยงกน ดงรปท 8.8 ซงเราเรยกการตอแบบนวา แคสเคด (Cascade) จะทาใหไดลาดบทสงขนตามผลบวกลาดบของวงจรกรองความถทตอเรยงกน



ลาดบท1iv Ovลาดบท

2

ลาดบท2

ลาดบท2

ลาดบท3

ลาดบท4

ลาดบท1

ลาดบท2

ลาดบท5

ลาดบท2

ลาดบท2

ลาดบท2

ลาดบท6

ลาดบท2

iv

iv

iv

Ov

Ov

Ov

รปท 8.8 การสรางวงจรกรองความถตาและสงผานใหมลาดบทสงขน

วงจรกรองแถบความถ

วงจรกรองแถบความถ (Band Pass Filter, BPF) วงจร BPF เปนวงจรทกรองเอาเฉพาะความถชวงทตองการออกมาเทานน ดงนนการตอบสนองความถของวงจร BPF นจะเปนดงรปท 8.9

Ov

1ff

0f 2f


Ov

0.707 Ov

BW

การตอบสนองทางปฏบต

การตอบสนองทางอดมคต

รปท 8.9 การตอบสนองความถของวงจร BPF



ความถศนยกลาง (Center Frequency, Of ) ของวงจร BPF สามารถกาหนดไดจากคาอปกรณทตอในวงจรเชนเดยวกน

ประสทธภาพ (Quality factor, Q ) ของวงจร BPF น สามารถวดไดจาก

Q = OfBW

(8.5)

เมอ BW คอ แถบความถทตองการใหผาน มหนวยเปน Hz หาไดจาก

BW = 2 1f f− (8.6)

และ Of กสามารถหาไดจาก

Of = 1 2f f (8.7)

ดงนน

1f = 2

2

4 OBW f+ -

2BW⎛ ⎞

⎜ ⎟⎝ ⎠

(8.8)

และ 2f = Lf BW+ (8.9)

ตวอยาง 8.3 วงจร BPF มความถตดดานสง (Upper Cut off Frequency , 2f )3000 Hz และความถตดดานตา (Lower Cut-off Frequency , 1f ) 300 Hz จงหาคา BW และ Of

- หาคา BW จากสมการ (8.6)

BW = 2 1f f− = 3000 300Hz Hz−

ได BW = 2.7 kHz

- หาคา Of จากสมการ (8.7)

Of = 1 2f f = ( ) ( )300 3000Hz Hz

ได Of = 948.7 Hz

จะสงเกตไดวา ความถศนยกลาง Of ไมใชคาเฉลยของ 1f และ 2f = 1 2

2f f+⎛ ⎞

⎜ ⎟⎝ ⎠



Ov

2 R

R C

rR

C

iv

รปท 8.10 วงจรกรองแถบความถ (BPF)

วงจรกรองแถบความถ แสดงตอในรปท 8.10 วงจรนจะมอตราขยายแบบลปปด ( C LA ) เทากบ 1ทความถศนยกลาง Of โดย BW สามารถหาไดจาก

BW = 0.1591RC

(8.10)

และความถศนยกลาง Of สามารถกาหนดไดจาก

Of = 0.1125 1r

RRC R

+ (8.11)

จากสมการ (8.10) และ (8.11) จะเหนไดวา เราสามารถปรบคาความถศนยกลางไดโดยไมทาใหคาBW เปลยน โดยการปรบท rR ซงสามารถหา rR ไดจาก

rR = 22 1R

Q − (8.12)

วงจรตดแถบความถ (BEF)

Ov

R

ivR

R

BPF

รปท 8.11 วงจรตดแถบความถทสรางจาก BPF และวงจรบวกสญญาณ



เราสามารถสรางวงจรตดแถบความถ (Band Elimination Filter, BEF) หรอเรยกอกชอหนงวาวงจรNotch filter จากวงจร BPF และวงจรบวกสญญาณโดยใชออปแอมป ดงแสดงในรปท 8.11 โดยสมการตางๆยงมคาเทากบวงจร BPF จะตางกนตรงทการตอบสนองความถทมลกษณะตรงขามกนเทานน

ตวอยาง 8.4 ตองการออกแบบวงจรตดแถบความถ เพอกาจดสญญาณรบกวนทไมตองการจากวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน ซงมความถ 120 Hz ออกจากระบบไฟฟา เพอไมใหเกดการรบกวนเครองใชและอปกรณตางๆ

เลอก Of = 120 Hz และ BW = 12 Hzคานวณหาคา Q จากสมการ (8.5)

Q = OfBW

= 12012

HzHz

= 10

คา Q ทสงนแสดงวา วงจรม BW แคบมาก หมายถง วงจรสามารถกาจดความถชวงทไมตองการไดเปนอยางด

เลอกคา R ในวงจรของสญญาณเทากบ 10kΩ

เลอกคา C = 0.33 Fµ

คานวณคา R ในวงจร BPF จากสมการ (8.10) จะได

R = 0.1594BW C⋅

= ( )( )

0.159112 0.33Hz Fµ

= 40.2 kΩ

คานวณหา rR จากสมการ (8.12)

rR = 22 1R

Q − =

( )240.22 10 1

kΩ−

= 201Ω

ใชคา rR มาตรฐาน 200 Ω

ดงนนจะไดวงจรตดแถบความถสญญาณรบกวน 120Hz ทเรยกวา ฮม (Hum) ตามรปท 8.12



R2

R C

C

iv

Ov

Ωk10

Ωk10

Ωk10

Ωk2.40 µF33.0

µF33.0

Ωk4.80

Ω200rR

รปท 8.12 วงจรตดแถบความถของสญญาณรบกวน 120Hz

เอกสารอางอง

[1] Howard M. Berlin, Op-Amp Circuits and Principles, A division of Macmillan ComputerPublishing, 1991.

[2] Howard M. Berlin, Design of Op-Amp Circuits, with experiments, Howard W. Sam &Company, 1990.

[3] D. Roy Choudhury and Shail Jain, Linear Integrated Circuits, Wiley Eastern Limited New AgeInternational Limited, 1994.

[4] John V. Wait, Lewrence P. Huelsmal and Granino A. Korn, Introduction to OperationalAmplifier Theory and applications, McGraw-Hill, Inc. , 2nd edition, 1992.

[5] George Clayton and Steve Winder, Operational Amplifiers, 4th edition, Newnes-Butterworth,2000.

[6] Robert F. Coughlin and Frederick F. Driscoll, Operational Amplifiers & Linear IntegratedCircuits, Prentice-Hall International, Inc. , 1998.

[7] Robert G. Irvine, Operational Amplifiers Characteristics and Applications, 3rd edition, 1994.



การทดลอง

ตอนท 1 วงจรของความถตาผานลาดบท 1

( )2−CHVO

( )1−CHVi

µF015.0C

Ω= kR 10

PV1

V12+

2

34

67

741

50 Hz

รปท 8.13 วงจรของความถตาผานลาดบท 1 ทใชในการทดลองตอนท 1

1.1 ตอวงจรตามรปท 8.13

1.2 ปอนแหลงจายไฟใหวงจรตงคาสญญาณอนพตเปนสญญาณซายนความถ 50 Hz แอมปลจด PV1

จากนนปรบความถสญญาณอนพตไปทคาตาง ๆ ตามตารางท 1 ใชออสซลโลสโคปบนทกขนาดของ OV ทไดแตละคาความถ

ตารางท 1 ตารางบนทกผลการทดลองตอนท 1ความถ (Hz) 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 100k

OV ( PV )

1.3 นาผลทไดจากตารางท 1 เขยนกราฟการตอบสนองความถของวงจร โดยใชกราฟ Semilog(Download ไดทาง Homepage http://kmitnb05.kmitnb.ac.th/~mts/) และใหทาภายในชวงเวลาการทดลอง เพอนาผลทไดไปทดลองในสวนอนตอไป

1.4 หาคาความถตด ( Cf ) จากผลในขอ 1.3 โดยความถตดเปนความถททาให OV มคาเปน 0.707 เทาของ OV ปกต

ได Cf = ……….. kHz

1.5 คานวณคาความถตดของวงจรในรปท 8.13 จากสมการ



Cf = CR

1591.0 = ……… kHz

1.6 เปรยบเทยบคา Cf ทไดจากการทดลองในขอ 1.4 กบคา Cf ทไดจากการคานวณในขอ 1.5 วามคาใกลเคยง หรอแตกตางกนอยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

ตอนท 2 วงจรกรองความถสงผานลาดบท 1

( )2−CHVO

( )1−CHVi

µF015.0C

Ω= kR 10PV1

V12+

2

34

67

741

V12−

50 Hz

รปท 8.14 วงจรของความถสงผานลาดบท 1 ทใชในการทดลองตอนท 2


2.2 ปอนแหลงจายไฟใหวงจร ตงคาสญญาณอนพตเปนสญญาณซายนความถ 50 Hz แอมปลจดPV1 จากนนปรบความถสญญาณอนพตไปทคาตาง ๆ ตามตารางท 3 ใชออสซลโลสโคปบนทกขนาดของ

OV ทไดแตละคาความถ

ตารางท 2 ตารางบนทกผลการทดลองตอนท 2ความถ (Hz) 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 100k

OV ( PV )



2.3 นาผลทไดจากตารางท 2 มาเขยนกราฟการตอบสนองความถ โดยใชกราฟ Semilog (Download ไดทาง Homepage http://kmitnb05.kmitnb.ac.th/~mts/) และใหทาภายในชวงเวลาการทดลอง เพอนาผลทไดไปทดลองในสวนอนตอไป

2.4 หาคาความถตด ( Cf ) จากผลในขอ 2.3 โดยความถตดเปนความถททาให OV มคาเปน 0.707 เทาของ OV ปกต

ได Cf = ……… Hz

2.5 คานวณคาความถตดของวงจรในรปท 8.14 จากสมการ

Cf = CR

1591.0 = ………. kHz

2.6 เปรยบเทยบคา Cf ทไดจากการทดลองในขอ 2.4 กบคา Cf ทไดจากการคานวณในขอ 2.5 วามคาใกลเคยง หรอ แตกตางกนอยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอนท 3 วงจรกรองความถตาผานลาดบท 2

ΩkRA

47

ΩkRB

27

R

Ωk7.4

µF033.0C

µF033.0C

R( )1−CHVi

Hz100V5.0 P

( )2−CHVO

Ωk7.4

V12+

V12−

2

3

4

67

741

รปท 8.15 วงจรกรองความถตาผานลาดบท 2 ทใชในการทดลองตอนท 3




3.2 ปอนแหลงจายไฟใหวงจร ตงคาสญญาณอนพตเปนสญญาณความถ 100 Hz แอมปลจด PV5.0 วดหาคา OV โดยใชออสซลโลสโคป จากนนปรบคาความถอนพตไปทคาตาง ๆ ตามตารางท 3 บนทกขนาดของ

OV ทไดในแตละคาความถ

ตารางท 3 ตารางบนทกผลการทดลองตอนท 3ความถ (Hz) 100 200 400 600 800 1k 2k 4k 8k 10k

OV ( )pV

3.3 นาผลทไดจากตารางท 3 มาเขยนกราฟการตอบสนองความถของวงจร โดยใชกราฟ Semilog (Download ไดทาง Homepage http://kmitnb05.kmitnb.ac.th/~mts/) และใหทาภายในชวงเวลาการทดลอง เพอนาผลทไดไปทดลองในสวนอนตอไป

3.4 หาคาความถตด ( Cf ) จากผลกราฟในขอ 3.3 โดยความถตดเปนความถททาให OV มคาเปน 0.707 เทาของปกต

ได Cf = ……….. kHz

3.5 คานวณคาความถตดของวงจรในรปท 8.15 จากสมการ (8.3)

Cf = CRπ2

1 = ……… kHz

3.6 เปรยบเทยบคา Cf ทไดจากการทดลองในขอ 3.4 และคา Cf ทไดจากการคานวณในขอ 3.5 วามคาใกลเคยง หรอแตกตางกนอยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.7 เปรยบเทยบกราฟการตอบสนองความถของวงจร 2nd order LPF กบกราฟการตอบสนองความถ ของวงจร 1st order LPF วาเปนอยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………



………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอนท 4 วงจรกรองความถสงผานลาดบท 2

ΩkRA

47

ΩkRB

27Ωk7.4

µF033.0C

R

( )1−CHVi

Hz100V5.0 P

( )2−CHVO

V12+

V12−

2

3

4

67

741

µF033.0C

RΩk7.4

รปท 8.16 วงจรกรองความถสงผานลาดบท 2 ทใชในการทดลองตอนท 4


4.2 ปอนแหลงจายไฟใหวงจร ตงคาสญญาณอนพตเปนสญญาณความถ 100 Hz แอมปลจด PV5.0 วดหาคา OV โดยใชออสซลโลสโคป จากนนปรบคาความถอนพตไปทคาตาง ๆ ตามตารางท 4 บนทกขนาดของ OV ทไดในแตละคาความถ


OV ( PV )




4.4 หาคาความถตด ( Cf ) จากผลกราฟในขอท 4.3 โดยความถตดเปนความถททาให OV มคาเปน 0.707 เทาของปกต

ได Cf = ………. Hz

4.5 คานวณคาความถตดของวงจรในรปท 8.16 จากสมการ (8.3)

Cf = CRπ2

1 = ………. Hz

4.6 เปรยบเทยบคา Cf ทไดจากการทดลองในขอ 4.4 และคา Cf ทไดจากการคานวณในขอ 4.5 วามคาใกลเคยงหรอแตกตางกน อยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4.7 เปรยบเทยบกราฟการตอบสนองความถของวงจร 2nd order HPF กบกราฟการตอบสนองความถ ของวงจร 1st order HPF วาเปนอยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

ตอนท 5 วงจรกรองแถบความถผาน (BPF)

PV1

( )2CH−OV

Ω= kR 202

R

rR

µF15.0=C

( )iV

1CH−

Ωk10

56Ω V12−

V12+C2

34

76

µF15.0 741

รปท 8.17 วงจรกรองแถบความถผานทใชในการทดลองตอนท 5



5.1 จากวงจรในรปท 8.17 คานวณหาคาตอไปน(ก) คา BW จากสมการ

BW = RC1591.0 ได BW = ……….. Hz

(ข) คา Of จากสมการ

Of = rR

RRC

+11125.0 ได Of = ……….. kHz

(ค) คา 1f จากสมการ

1f = 22

4 OfBW+ - ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

2BW ได 1f = ………. Hz

(ช) คา 2f จากสมการ

2f = BWf L + ได 2f = ………. kHz(จ) คา Q จากสมการ

Q = BWf O ได Q = ……..

*ขอสงเกต ถาหา Of จากสตร Of = 21 ff แลวไดเทากบ Of ในขอ (ข) แสดงคาทคานวณไดถกตอง


5.3 ปอนแหลงจายไฟใหวงจร ตงคาสญญาณอนพตเปนสญญาณซายน ความถ 100 Hz แอมปลจด PV1 วดหาคา OV โดยใชออสซลโลสโคป จากนนปรบคาความถทอนพตไปทคาตางๆ ตามตารางท 5

บนทกขนาดของ OV ทไดในแตละคาความถ


OV ( PV )




5.5 หาคา 1f , 2f , Of , BW และ Q ทไดจากกราฟการทดลองในขอท 5.4

ได 1f = ……. Hz2f = ..….. kHzOf = ……. Hz

BW = ……. Hz

Q = BWf O = ……..

5.6 เปรยบเทยบคาทงหมดทวดไดจากการทดลองในขอ 5.5 กบคาทไดคานวณเอาไวลวงหนา วาแตละคาเหมอนหรอแตกตางกน อยางไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

ตอนท 6 วงจรตดแถบความถ

iV

R2

R C

741

C

OV

Ωk10

741

Ωk10

Ωk10

Ωk10 µF15.0

µF15.0

Ωk20

V12+

V12−

V12+

V12−

2

34

67

2

34

67

rR 56Ω

รปท 8.18 วงจรตดแถบความถทใชในการทดลองตอนท 6



6.1 ตอวงจรบวกสญญาณตามดานขวาของรปท 8.18 เพมเขาไปในวงจร BPF

6.2 ปอนแหลงจายไฟใหวงจร ตงคาสญญาณอนพตเปนสญญาณซายน ความถ 100 Hz แอมปลจด PV1 วดหาคา OV โดยใชออสซลโลสโคป จากนนปรบคาความถทอนพตไปทคาตางๆ ตามตารางท 6

บนทกขนาดของ OV ทไดในแตละคาความถ


OV ( PV )


6.4 หาคา 1f , 2f , Of , BW และ Q ทไดจากกราฟการทดลองในขอท 6.3

ได 1f = …….. Hz2f = …….. kHzOf = …….. Hz

BW = ……. Hz

Q = BWf O = ……..

6.5 เปรยบเทยบคาทงหมดทวดไดจากการทดลองในขอ 6.4 กบคาทไดคานวณเอาไวลวงหนา วาแตละคาเหมอนหรอแตกตางกน อยางไร………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….



สรปผลการทดลอง

รายงานการทดลองที่ 8 active filters223307 engineering electronics...

Documents