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→ Filtri passivi → Laboratorio
Stesura preliminare
Questa attività prevede:
-
la progettazione di un filtro passivo del primo
ordine utilizzando, utilizzando, in alternativa, quanto descritto
nell'attività 1 oppure
nell'attività 4.
-
la sua realizzazione su breadboard
-
la verifica delle
prestazioni
Progettazione
Occorre progettare un filtro con caratteristiche adatte per essere
realizzato fisicamente in un laboratorio scolastico. Alcuni aspetti dei
quali occorre tener conto:
- Su breadboard è possibile sperimentare solo circuiti funzionanti a
frequenza relativamente basse (qualche MHz)
- Gli oscilloscopi in dotazione ai laboratori possono fare misure solo
su segnali con frequenze relativamente basse (valore tipico: 20 MHz)
- I generatori di funzione in dotazione ai laboratori scolastici
possono generare solo segnali con frequenza relativamente bassa (valore
tipico: 1 MHz)
- In genere non sono disponibili induttori, ma solo condensatori
Di fatto possono quindi essere realizzati e sperimentati solo, o quasi, filtri del
primo ordine, con frequenza di taglio dell'ordine della decina di kHz.
Preliminare alla progettazione è l'analisi degli strumenti a
disposizione; in particolare occorre conoscere per il generatore di
funzioni:
- L'impedenza di uscita (nota
1). Tale valore è importante perché nei sistemi di telecomunicazioni
impedenze di uscita e di ingresso dei vari quadripoli collegati tra di
loro devono coincidere
- La massima frequenza che può essere generata
Occorre quindi procedere alla progettazione del filtro attraverso il sito https://rf-tools.com/lc-filter
oppure utilizzando opportune formule,
scegliendo una frequenza di taglio non superiore ad 1/100 della massima
frequenza utilizzabile con gli strumenti ed i componenti a disposizione.
L'impedenza di ingresso (e di uscita) del filtro dovrà coincidere con quella
di uscita del generatore di funzioni (nota
1).
Sceglieremo un filtro passa
basso.
Realizzazione ed analisi
Realizzare su breadboard il semplice circuito progettato al punto
precedente (solo una resistenza ed un condensatore...) e procedere alle misure:
- Impostare il generatore di funzioni per generare una sinusoide di
ampiezza efficace 1 V e frequenza pari alla frequenza di taglio
- Misurare la tensione efficace del segnale di uscita (in dBV) e calcolare il
guadagno in decibel e la potenza in dBm. Inserire tali valori in una tabella.
Per una misura accurata della tensione efficace è vivamente consigliato
di usare gli
appositi strumenti, se presenti nell'oscilloscopio utilizzato
- Cambiare la frequenza del segnale, scegliendo indicativamente valori
10 e 100 volte più grandi e più piccoli (una e due
decadi sopra,
una e due decadi
sotto); inserire tali valori nella tabella
- [opzionale] Cambiare la frequenza del segnale, scegliendola indicativamente
un'ottava sopra
e e un'ottava sotto la frequenza di taglio
- Disegnare su
grafico semilogaritmico la risposta in frequenza (guadagno di
tensione)
- Disegnare su
grafico semilogaritmico la risposta in frequenza (guadagno di
potenza)
- Verificare i risultati con un programma di simulazione
[opzionale] Filtro passa alto
Progettare e realizzare un filtro passa alto
e ripetere le stesse misure.
Note
- L'impedenza di uscita del generatore di funzioni è descritta dalla
resistenza interna
del generatore reale; non è né accessibile per le misure, né modificabile
- Se gli strumenti non permettono l'uso di tali frequenze perché
troppo alte o troppo basse, scegliere i valori ad esse più simili
Pagina creata nell'ottobre 2022.
Ultima modifica: 7 novembre 2022
