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→ Filtri passivi → Laboratorio

Questa attività prevede:
-
la progettazione di un filtro passivo del primo
ordine utilizzando, in alternativa, la formula presente
nell'attività 1 oppure
lo strumento web descritto
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 tener conto:
- su breadboard è possibile sperimentare solo circuiti funzionanti a
frequenza relativamente basse (inferiori a qualche MHz)
- gli oscilloscopi in dotazione ai laboratori scolastici possono fare misure solo
su segnali con frequenze relativamente basse (generalmente inferiori a 20 MHz)
- i generatori di funzione in dotazione ai laboratori scolastici
possono generare solo segnali con frequenza relativamente bassa (valore
tipico massimo: 1 MHz)
- in genere non sono disponibili induttori di molti valori diversi, ma solo condensatori
Di fatto possono quindi essere sperimentati solo, o quasi, filtri passivi del
primo ordine, con frequenza di taglio massima 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) da conoscere se si vuole
adattare il quadripolo o, più semplicemente, per tenerne conto
nell'applicare le formule
- 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 a disposizione.
Realizzazione ed analisi
Realizzare su breadboard un semplice filtro passa
basso progettato secondo le indicazioni presenti 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 nota
(per esempio 1 VRMS) e frequenza pari alla frequenza di taglio
- misurare la tensione efficace del segnale di uscita e calcolare il
guadagno in decibel. Inserire tali valori in una
tabella.
Per una misura accurata della tensione efficace è vivamente consigliato
usare gli
appositi strumenti, se presenti nell'oscilloscopio utilizzato
- cambiare la frequenza del segnale, scegliendo 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] aggiungere alcune misure nell'intorno della frequenza di
taglio, per esempio
un'ottava sopra
e e un'ottava sotto
- disegnare su
grafico semilogaritmico la
risposta in
frequenza
[avanzato] 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
Pagina creata nell'ottobre 2022.
Ultima modifica: 23 novembre 2024