RELAZIONE DI
ELETTRONICA
Titolo:
I FILTRI passa-alto ,passa- basso.
Data: 12/11/11
Relazione N°. 1
Classe : IV C
Realizzata dagli alunni :
Giuseppe Plantone
Miano Sara
Noto Vito Salvatore
Enza Anastasi
Pardo Maria Immacolata
Paola Frisina
Schemi elettrici e tabelle :
Circuito elettrico del Filtro Passa-Alto.
XMM1
C1
1.0nF
V1
R1
5V
50000 Hz
0Deg
220
Valori simulati del Filtro Passa-Alto con Multisim.
f
Vi
Vo
1
5
0
10
5
0
50
5
0,003
100
5
0,007
500
5
0,034
1000
5
0,069
2000
5
0,138
4000
5
0,277
10000
5
0,693
20000
5
1,348
50000
5
2,868
In figura la funzione di trasferimento.
Vi
Vo
Att
5
0
5
5
0
5
5
0,003
4,997
5
0,007
4,993
5
0,034
4,966
5
0,069
4,931
5
0,138
4,862
5
0,277
4,723
5
0,693
4,307
In figura il grafico della
attenuazione.
5
1,348
3,652
5
2,868
2,132
Grafici incrociati.
Valori reali del Filtro Passa-Alto.
f
V. out
reale
Vi
Attenuazione
1
5
0
5
10
5
0,14
4,86
50
5
0,122
4,878
100
5
0,237
4,763
500
5
1,174
3,826
1000
5
2,17
2,83
2000
5
3,42
1,58
4000
5
4,44
0,56
10000
5
5
0
20000
5
5
0
50000
5
5
0
In figura la funzione di trasferimento reale (in alto) .
6
5
4
3
.
2
1
0
Grafici incrociati (in basso).
1
10
100
1000
10000
100000
6
In figura il grafico dell’ attenuazione (in alto).
5
4
3
2
1
0
1
10
100
1000
10000
100000
Circuito elettrico del Filtro Passa-Basso.
XMM1
R1
2.2k
V1
C1
5V
10000 Hz
0Deg
1.0nF
Valori simulati del Filtro Passa-Basso con Multisim.
f
1
10
50
100
500
1000
2000
4000
10000
20000
50000
1000000
Vi
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Vout
3,536
3,536
3,536
3,536
3,535
3,535
3,535
3,535
3,501
3,404
2,896
0
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
In figura la funzione di trasferimento.
f
Vi
1
0
50
100
500
1000
2000
4000
10000
20000
50000
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Vout
Att
3,536
1,464
3,536
1,464
3,536
1,464
3,536
1,464
3,535
1,465
3,535
1,465
3,535
1,465
3,535
1,465
3,535
1,465
3,404
1,596
2,896
2,104
In figura (in basso) il grafico dell’ attenuazione.
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
10
100
1000
10000
100000
In figura i grafici incrociati.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
10
100
1000
Valori reali del Filtro Passa-Basso.
f
V out
reale
Vi
1
10
50
100
500
1000
2000
4000
10000
20000
50000
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Att
4,89
4,94
4,94
4,94
4,84
4,73
4,47
3,57
2,43
2,43
1,12
0,11
0,06
0,06
0,06
0,16
0,27
0,53
1,43
2,57
2,57
3,88
10000
100000
I materiali e componenti:
Fili conduttori;
Bread-board (basetta) : viene utilizzata per realizzare dei prototipi di circuiti elettrici senza saldare
i componenti. E’ formata da 2 fasce negative e da 2 fasce positive, non collegate tra loro. I fori delle
4 fasce comunicano in modo orizzontale mentre i fori dei due settori della parte interna in modo
verticale; Nei montaggi di circuiti elettronici ed elettrici è fondamentale inserire i componenti
giusti nel posto giusto.
Resistore (da 2,2 K ohm) : Il resistore è un componente
elettrico di enorme importanza. I resistori sono a volte
utilizzati per convertire energia elettrica in energia
termica ; sono componenti che oppongono resistenza al
passaggio di corrente. Vi è un gran numero di differenti
resistori, ognuno dei quali ha un suo specifico campo di
utilizzazione. Il valore dei resistori può essere “letto”
tramite l’ utilizzo di un codice chiamato <<Codice dei
colori>>.
Condensatore (10 nF) : Il condensatore, detto comunemente anche capacitore, è un componente
elettrico che immagazzina l'energia in un campo elettrostatico, accumulando al suo interno
una certa quantità di carica elettrica. Nella teoria dei circuiti il condensatore è un
componente ideale che può mantenere la carica e l'energia accumulata all'infinito. Un
condensatore è costituito in linea di principio da due conduttori isolati e posti a distanza
finita, detti armature. Caricando i due conduttori con carica opposta, si forma tra di essi un
campo elettrico e si produce quindi una differenza di potenziale.
Frequenzimetro : Il frequenziometro è uno strumento che si utilizza per la misurazione della
frequenza esistente in circuito elettrico. La sua unità di misura è l'Hertz, il cui simbolo è Hz. L'unità
di misura possiede questo nome in onore di un fisico tedesco . Il frequenzimetro è, insieme
all'amperometro, voltmetro, wattmetro.. ecc.. uno strumento per misurare le grandezze elettriche.
Oscilloscopio digitale : è uno strumento, assai diffuso e versatile, che converte in forma
numerica i segnali analogici applicati ai suoi ingressi, caricandoli quindi nella memoria del
sistema, da cui vengono prelevati per le successive elaborazioni e per la visualizzazione su
un monitor.
Generatore di tensione: Il generatore di tensione è quel componente di un circuito elettrico, che
in condizioni ideali, è capace di fornire una tensione (V) indipendente dal carico a cui è collegato e
quindi anche alla corrente (I) che lo attraversa.
Cenni teorici:
I filtri : Si definisce filtro un quadripolo (in questo caso presenta 4 poli) che consente l’
eliminazione o l’ attenuazione dei segnali applicati in ingresso (in questo caso il segnale è
sinusoidale) .
Filtro passa-basso : Un filtro passa basso è costituito da un circuito elettronico che permette il
solo passaggio di frequenze al di sotto di una data soglia detta "frequenza di taglio".
Filtro passa-alto: presenta le stesse caratteristiche del filtro passa-basso, perciò è costituito da
un circuito elettronico, con la sostanziale differenza che permette il passaggio di frequenza al di
sopra della frequenza di taglio.
La frequenza di taglio : La frequenza di taglio è un parametro di definizione delle proprietà dei
filtri elettrici .
Formule :
per calcolare l’ attenuazione abbiamo usato :
Attenuazione= segnale in entrata-segnale in uscita
Att = V in – V out
A= Vi-Vo
Per calcolare la frequenza del circuito :
Frequenza= 1 / 2*pgreco *valore resistenza*capacità elettrica (nF)
f= 1 / 2*pgraco*R*C
Collaudo e realizzazione dei circuiti :
Dopo aver seguito attentamente le lezioni teoriche sui filtri, ci siamo
dedicati alla realizzazione dei circuiti elettrici . In laboratorio, con i
materiali già sopra elencati (condensatore , resistore e fili conduttori),
collocandoli nella corretta posizione, abbiamo montato sulla basetta il
filtro passa-alto . Essendoci divisi in due sotto gruppi, il primo, si è
recato sul tavolo di lavoro per collaudare il circuito. Collegato il lavoro
all’ alimentatore, al frequenzimetro (facendo variare prova dopo
prova la frequenza da 1 Hz a 50000 Hz) ed all’ oscilloscopio digitale
(per rilevare i valori reali in uscita dal nostro filtro) , abbiamo dato una tensione di 5 Volt (V) ottenendo in
uscita (V out) un intervallo di numeri crescenti da 0 a 5 mV. Il secondo invece, ha simulato sul computer, il
funzionamento di questo filtro passa-alto con il programma Multisim (che permette l’ assemblaggio di
qualsiasi tipo di circuito), in questo caso è stato usato alla stessa maniera della basetta collegando i vari
componenti fra loro ed inserendo una alimentazione sempre di 5 V , abbiamo misurato i valori uscenti
(variando la frequenza da 1 Hz a 50000 Hz) , notando che essi (anche se
con numeri diversi rispetto a quelli reali) si presentano in modo
crescente, da 0 a circa 3 mV . Finite tutte le misurazioni, i calcoli e le
trascrizioni con tabella su Excel , abbiamo invertito sia sulla bread-board
che nel programma Multisim la posizione del resistore con quella del
condensatore e viceversa, per realizzare il filtro passa-basso . Con le
stesse frequenze inserite nel passa-alto ma con Volt differenti (8 V invece
di 5V, perché i quarzi del frequenzimetro erano troppo freddi e non si
riusciva ad avere delle letture ottimali), sia del circuito reale che di quello
simulato sono stati calcolati i valori d’ uscita, che inversamente al filtro passa-alto si sono presentati in
maniera decrescente con valori da 3,5 mV fino a 0 (simulato) e da circa 5 mV ad 1 mV (reale).
La differenza tra tutti i valori reali e quelli simulati è data da errori provocati dai componenti e dagli
strumenti di misurazione.
Obiettivi :
Saper montare il circuito;
Collegare in modo opportuno il circuito elettrico agli strumenti;
Ricavare la curva sperimentale dell’ attenuazione;
Comprendere il funzionamento del filtro passa-alto;
Comprendere il funzionamento del filtro passa-basso.
