Simulazione di filtri passivi

In fase di sviluppo Stesura preliminare In fase di sviluppo

In questa pagina vedremo come utilizzare MPLAB Mindi per analizzare il comportamento di un filtro. Useremo inoltre uno strumento per progettare filtri passivi.

Esempio 1

Il primo esempio è un filtro estremamente semplice, costituito da un resistore ed un condensatore.

Circuito RC

L'elemento più significativo per il generatore è il segno di spunta su Enable AC. Gli altri parametri sono invece irrilevanti.

La simulazione va impostata in modalità AC, come di seguito mostrato. In particolare occorre impostare la frequenza minima e massima.

Impostazione dei parametri di simulazione

Dopo aver avviato la simulazione occorre scegliere come sonda Probe AC/noisedB - Voltage ai capi di R1, l'uscita del circuito.

Risposta in frequenza

Questo grafico è chiamato diagramma di Bode oppure risposta in frequenza. Esso mostra come cambia l'ampiezza del segnale di uscita (in dBV) al variare della frequenza. Vediamo gli elementi caratteristici:

Convenzionalmente si dice che le frequenze superiori a 161 kHz "passano" all'uscita del filtro, frequenze inferiori "non passano". Tale frequenza è detta frequenza di taglio (fT) oppure polo del filtro. Tale valore può essere indifferentemente definito in uno dei seguenti modi:

Quello simulato è quindi un filtro passa alto del primo ordine con frequenza di taglio pari a 161 kHz (nota 6)

Esercizio 2

Progettare un filtro passa alto del primo ordine con frequenza di taglio pari ad 1 MHz (nota 5).

Disegnare il grafico del guadagno senza far uso di un programma di simulazione (e neppure di un righello...)

Simulare il circuito

Esempio 3

Utilizzando il sito https://rf-tools.com/lc-filter progettare e simulare un filtro con le seguenti caratteristiche:

Esempio 3 - Parametri di progetto

Esempio 3 - circuito

La risposta in frequenza risultante è la seguente:

Esempio 3 - Risposta in frequanza

Esercizio 4

Progettare un filtro con le stessa caratteristiche dell'esempio 3, ma del secondo ordine. Provare diverse opzioni nei parametri

Esercizio 5

Progettare un filtro con le stessa caratteristiche dell'esempio 3, ma del quarto ordine. Provare diverse opzioni nei parametri

Come si manifesta l'ordine del filtro su:

Esercizio 6

Porre in ingresso al filtro dell'esercizio precedente un segnale rettangolare con frequenza 100 MHz.

Simulare (nota 7) il circuito in modalità transient:

Note

  1. Nel caso di filtri passa banda, l'ordine è pari alla metà del numero dei poli
  2. In realtà questa definizione cambia a seconda del campo di applicazione
  3. Ci sarebbe anche il grafico della fase, qui non descritto
  4. In realtà i dBV sono unità logaritmiche, quindi anche questo asse è "logaritmico"
  5. Sono evidentemente possibili infinite soluzioni. Scegliere componenti realistici
  6. In merito all'ordine di un filtro si ragioni sulla seconda parte dell'ultimo esercizio
  7. Prima di procedere alla simulazione è bene immaginare la risposta alle domande


Pagina creata nell'ottobre 2020. Ultima modifica: 28 ottobre 2020


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