BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BÀI 8: BỘ LỌC TƯƠNG TỰ 9 điểm 1.1. MÔ TẢ MẠCH ĐIỆN 1.1.1. Sơ đồ khối của thí nghiệm Bộ lọc tích cực tương tự có trở kháng lối vào khá lớn (khoảng 10k) và trở kháng lối ra khá nhỏ và vì thế hoạt động của nó không phụ thuộc nhiều vào lối vào và lối ra. (Chú ý: đặt điện áp lối vào dưới 5 Volt đỉnhđỉnh để tránh hỏng bộ lọc). Bộ lọc được xây dựng với 3 đáp ứng: Butterworth, Chebysev và Bessel. 1.1.2. Cách xây dựng bộ lọc tương tự tích cực thông thấp bậc cao
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI CÔNG NGHỆ -🙞🙞🙞🙞🙞 - BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BÀI 8: BỘ LỌC TƯƠNG TỰ Giảng viên: Sinh viên: MSVV: Bài tập KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG BỘ LỌC TƯƠNG TỰ THÔNG THẤP 1.1 MÔ TẢ MẠCH ĐIỆN 1.1.1 Sơ đồ khối thí nghiệm Bộ lọc tích cực tương tự có trở kháng lối vào lớn (khoảng 10k) trở kháng lối nhỏ hoạt động khơng phụ thuộc nhiều vào lối vào lối (Chú ý: đặt điện áp lối vào Volt đỉnh-đỉnh để tránh hỏng lọc) Bộ lọc xây dựng với đáp ứng: Butterworth, Chebysev Bessel 1.1.2 Cách xây dựng lọc tương tự tích cực thơng thấp bậc cao Các lọc bậc cao thông thường cấu trúc từ lọc bậc thấp, chẳng hạn sau: Với lọc bậc nhất: Với lọc bậc hai: Ví dụ: Bộ lọc thơng thấp ButterWorth bậc có hàm truyền sau: a, b, c, d, e hệ số lọc Các mẫu số H(s) chuẩn hoá là: - Butterworth: S + 3.236S4 + 5.236S3 + 5.236S2 + 3.236S1 + Chebyshev: S5 + 0.908S4 + 1.601S3 + 0.889S2 + 0.509S1 + 0.104 Bessel: S5 + 6.181S4 + 17.827S3 + 29.381S2 + 27.238S1 + 11.222 Độ trễ pha tần số f = Hz (tín hiệu chiều): xác định cách đặt Vì vậy, cịn hệ số bậc hàm truyền H(s) Hãy xác định độ trễ pha tần số f=0 Hz đáp ứng lọc thông thấp thực hành Với tần số khác 0: ta xác định độ trễ pha: Tp = -f()/ 1.2 KIỂM TRA THỰC NGHIỆM 1.2.1 Mơ lọc tương tự hình 1.2 - Sử dụng phần mềm PSPICE (hay ELECTRONIC WORKBENCH) để đưa đáp ứng tần số lọc - Sử dụng phần mềm MatLab hay Mathematica để tính đáp ứng biên độ đáp ứng pha lọc - Thay vài giá trị vài phần tử lọc mô thu nhận lại kết Cho mạch lọc với sơ đồ theo hình vẽ đây: 1.2- Khảo sát đáp ứng lọc tương tự thông thấp (dùng dao động ký) - Đáp ứng biên độ - tần số: cho lối vào tín hiệu dạng sin với tần số thay đổi Vẽ đáp ứng biên độ - tần số lối so với lối vào - Đáp ứng pha - tần số: cho lối vào tín hiệu dạng sin với tần số thay đổi Vẽ đáp ứng pha - tần số lối so với lối vào - Đáp ứng truyền dẫn: Cho lối vào lọc tín hiệu hình vng Hãy quan sát thời gian cần thiết điện lối đạt giá trị ổn định sau bước sóng hình vng Với lọc, quan sát độ trễ thời gian tín hiệu lối vào lối lối đạt 50% giá trị cuối Chúng coi độ trễ hiệu dụng lọc theo đáp ứng lối vào Bài tập THIẾT LẬP BỘ LỌC TƯƠNG TỰ 2.1 Bộ lọc tương tự - Điểm cực điểm không miền Laplace (Bài thực tập số 11) LÝ THUYẾT Ôn tập lại lý thuyết lọc tương tự, bao gồm: - Biểu diễn mối quan hệ đầu u(t) đầu x(t) theo biến w - Tìm đáp ứng tần số biên độ pha hệ thống H(w) Hàm truyền H(s): H ( s )= Y (s) = X (s) s + a1 s+ a0 Với a0 = 0.81 a1=0.64 ta có hàm truyền sau: H ( s )= s +0.64 s+0.81 Điểm cực: s1=−0.32+ 0.84 is2=−0.32−0.84 i Biểu diễn mặt phẳng Laplace: - Khảo sát đáp ứng biên độ pha (Đáp ứng tần số) trường hợp hệ số hàm truyền a0, a1, a2, b0, b1, b2 cụ thể - Đơn giản hóa tính đáp ứng hàm truyền việc thay ‘jw’ ‘s’ Từ thay khảo sát hàm truyền H(w) cách trực tiếp, khảo sát thơng qua điểm zeros poles mặt phẳn s plane - Nâng cao: Khảo sát hệ số nhân phép tích phân ảnh hưởng đến tỉ lệ tần số lọc (tần số đỉnh lọc) Ảnh khảo sát Butterworth với tần số khác nhau: Nhận xét: Khi ta tăng dần tần số tín hiệu đầu vào đồng thời làm cho biên độ output giảm đi, nguyên nhân ta tiệm cận tới tần số cắt lọc dẫn đến tín hiệu đầu biến biên độ giảm dần Ảnh khảo sát Chebyshev với tần số khác nhau: Nhận xét: Hiện tượng gặp tương tự lọc Butterworth Ảnh khảo sát Bessel với tần số khác nhau: Nhận xét: Hiện tượng tương tự hai lọc Bảng so sánh đánh giá lọc: Bộ lọc Tần số Đáp ứng biên độ Đáp ứng pha Ghi Bessell Butterworth Chebychev 1kHz 0,975 0,122 2kHz 0,874 0,248 5kHz 0.375 0,605 8kHz 0,083 0,864 10kHz 0,0436 0,94 1kHz 1,003 0,172 2kHz 1,003 0,342 5kHz 0,122 0,895 8kHz 0,016 1,008 10kHz 0,014 1,09 1kHz 0,874 0,21 2kHz 0,982 0,46 5kHz 0,036 1,12 8kHz 0,0083 1,08 10kHz 0,006 1,06 Đầu trễ pha đầu vào 134 μss Đầu trễ pha đầu vào 124 μss Đầu trễ pha đầu vào 121 μss Đầu trễ pha đầu vào 108 μss Đầu trễ pha đầu vào 94 μss Đầu trễ pha đầu vào 172 μss Đầu trễ pha đầu vào 171 μss Đầu trễ pha đầu vào 179 μss Đầu trễ pha đầu vào 126 μss Đầu trễ pha đầu vào 109 μss Đầu trễ pha đầu vào 210 μss Đầu trễ pha đầu vào 230 μss Đầu trễ pha đầu vào 224 μss Đầu trễ pha đầu vào 135 μss Đầu trễ pha đầu vào 106 μss Kết luận: Đầu trễ pha so với đầu vào khoảng μss trình truyền thiết bị Bộ lọc hoạt động tần số ~8kHz Bessel, có trễ pha phẳng tối đa Butterworth, có đáp ứng tần số phẳng tối đa Chebyshev, có xấp xỉ tốt cho đáp ứng lý tưởng lọc với bậc độ gợn sóng xác định Kết thúc