Memòria3 (2015)

Pràctica Catalán
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería Telemática - 2º curso
Asignatura Fise
Año del apunte 2015
Páginas 14
Fecha de subida 05/04/2016
Descargas 11
Subido por

Vista previa del texto

FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella SESSIÓ 1 SIMULACIONS.
1.5. Resposta freqüencial del filtre passiu.
Qüestió 1.1: Quina és la freqüència central del filtre? Quin guany té el circuit a la freqüència central? La freqüència central del filtre és de 1 KHz. El guany adquirit és de 330 mV, 1/3.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.6. Comparació de les respostes freqüencials del filtre passiu i el realimentat.
Qüestió 2.1: Obteniu la freqüència central i el guany en cada una de les etapes (el filtre passiu i el filtre realimentat). Quin és l’efecte dels pols complexes conjugats sobre l’amplada de banda? La freqüència central és de 1kHz. L’efecte dels pols complexes conjugats produeix que l’ample de banda disminueixi.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella Qüestió 2.2: Podria fer-se servir com a filtre de segon ordre centrat a 100 kHz (canviant adequadament el valor de resistències i/o condensadors) el circuit realimentat amb AO? Per què? Sí, tot i que el seu guany seria inferior al que podem trobar per valors de freqüència 1kHz. Ajustant els valors de R i C aconseguiríem el filtre centrat a 100kHz.
C= 1nano.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella C=0.1nano Qüestió 2.3: Torneu a fer un anàlisis AC a la freqüència central de 1 kHz per als dos valors de fR (feu servir de nou l’anàlisi paramètric aquesta vegada variant Valor_RF) que permeten obtenir factors de qualitat del filtre realimentat de Q=5 i Q=10. Quins guanys s’obtenen a la freqüència central en cada cas? El guany a la freqüència de central és de 9V quan Rf=18k i quan Rf=19k el guany és de 19V.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.7. Filtratge d’un senyal quadrat.
Qüestió 3.1: Simuleu el comportament temporal simultàniament dels filtres sense i amb realimentació (Q=5). Observeu el senyal de sortida.
Apunteu el temps transitori aproximat. Feu una FFT (simuleu abans molts cicles del senyal per a que el resultat sigui prou precís) dels senyals de sortida d’ambdós filtres. Fixeu-vos amb la relació (quocient) entre el primer i tercer harmònic dels senyals de sortida. Quines diferències s’observen? El transitori dura uns 6,8 ms.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella Qüestió 3.2: Repetiu la simulació temporal anterior per a un factor de qualitat Q=10. En quin cas (Q=5 o Q=10) el transitori del senyal de sortida és més llarg? Quin Q representa una major selectivitat del filtre? La durada del transitori és de 12 ms aproximadament, per tant, un factor Q=10 representa una major selectivitat del filtre.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.8. Limitacions del filtre actiu.
Qüestió 4.1: Per a un factor Q=5 al filtre realimentat, feu una simulació temporal amb un senyal d’entrada quadrat de 1 kHz i 2 V de pic a pic (V1=1V, V2=1V). Quina hauria de ser l’amplitud teòrica del senyal de sortida? Quina amplitud dóna la simulació? Presenta distorsió el senyal de sortida? La amplitud teòrica en un factor Q = 5, hauria de ser de 19 V, mentre que aquí obtenim un guany de 6.5, en la gràfica podem observar un retard.
Qüestió 4.2: Representeu, a més del senyal de sortida del circuit, el senyal de sortida de l’AO. Justifiqueu la distorsió d’aquest senyal.
Clarament a través de la gràfica la sortida del AO (color verd), es troba en saturació.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.9. Disseny d’un circuit oscil·lador.
Qüestió 5.1: Feu un anàlisis AC amb un mínim de 200 punts per dècada i representeu el diagrama de BODE (mòdul i fase) de la funció de transferència VOUT_R/VIN_R. Quin resultat s’obté? Per què la fase canvia respecte a les representades quan el circuit era estable? Els pols han canviat la seva posició i el circuit s’ha tornat inestable.
Qüestió 5.2: Quin resultat s’obté quan es fa una simulació temporal amb el senyal quadrat d’entrada de 200 mV de pic a pic i 1 kHz? Representeu tant el senyal de sortida del circuit com el senyal de sortida de l’AO Es veu com el senyal de sortida de l’AO creix fins a saturar-se, en canvi, la sortida de tot el circuit creix fins que oscil·la.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella Qüestió 5.3: Quin resultat s’obté si es canvia la freqüència del senyal quadrat d’entrada a 10 kHz (basta modificar PW=0.05m, PER=0.1m a la font VPULSE)? Per què la freqüència dels senyals d’entrada i sortida no coincideix? El que fa el senyal quadrat es sobreposar-se a l’oscil·lació que ja hi havia. Per l’efecte de l’etapa realimentadora de la sortida de l’AO observem que el senyal no té la mateixa freqüència, això es degut a l’efecte d’aquesta etapa al circuit.
Qüestió 5.4: Torneu a simular el circuit ara sense font d’entrada (entrada curtcircuitada a massa). Representeu tant el senyal de sortida del circuit com el senyal de sortida de l’AO. Simula suficients períodes de senyal per tal d’arribar al règim permanent. Quina freqüència d’oscil·lació s’obté? Quin és el procés d’estabilització d’amplitud que es dóna? T = 26.610m - 25.635m = 0.975m , F= 1/T = 1/0.975m = 1025 Hz El que estabilitza al circuit és la saturació de l’amplificador operacional. Fins que no arriba a la saturació el circuit no oscil·la.
FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.10. Amplificador No Lineal Qüestió 6.1: Feu els càlculs per trobar el guany del circuit de la figura 4 quan tots dos díodes estan en tall i el guany quan un dels díodes condueix (suposant la seva resistència de conducció menyspreable).
El dos díodes en tall: Quan un díode condueix: ( ) ( ( ) ) ( ) Qüestió 6.2: Representeu la tensió de sortida en funció de l’entrada.
Representeu també la relació VOUT2/VIN2. Per a quins valors de la tensió d’entrada VIN2 la relació VOUT2/VIN2 és igual a 3 (condició d’oscil·lació)? Quin valor té aquesta relació en VIN2=0 (situació que correspondria a l’arrencada de l’oscil·lador)? FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.11. Estabilització d’amplitud Qüestió 7.1: Feu una simulació temporal del circuit per al mateix escombrat de valors de R_Adjust de la qüestió 6.2. Comproveu si, aproximadament, coincideix el valor d’amplitud d’oscil·lació amb els obtinguts a l’exercici anterior (Recordeu que el valor obtingut per VIN2 és l’amplitud de la tensió sinusoïdal al node d’entrada no inversor de l’AO).
Quina amplitud del circuit oscil·lador (tensió de sortida de l’AO) s’aconsegueix? Qüestió 7.2: Simuleu més de 100 períodes del senyal de sortida de l’oscil·lador i representeu la FFT. Millora la distorsió del senyal respecte als resultats obtinguts a la qüestió 5.4? FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella SESSIÓ 2 VERIFICACIÓ EXPERIMENTAL EN EL LABORATORI 1.12.Muntatge i mesura del filtre actiu Qüestió 8.1: Atesos els nous valors de R3, C3, R4 i C4, quina és la nova freqüència central del filtre? La nova freqüència central del filtre és 723,4 Hz.
Qüestió 8.2: Quin és el valor de RF a partir del qual el circuit oscil.la? La freqüència a la qual el circuit oscil·la és per un valor de RF entre 8KOhms i 10 KOhms.
Qüestió 8.3: Dibuixeu la resposta freqüencial entre 100 Hz i 10 kHz. Quina és la freqüència central del filtre? La freqüència central del filtre és 714H FISE Pràctica 4 Sundus Ishaque Sergi Novella 1.13. Muntatge i mesura de l’oscil·lador Qüestió 9.1: Dibuixa la forma del senyal. Quina és la freqüència i l’amplitud del senyal de sortida? Qüestió 9.2: Amb el cursor del potenciòmetre en l’extrem del seu recorregut que faci que la seva resistència sigui de 50 kΩ, dibuixa la forma del senyal de sortida. Quina és la freqüència i l’amplitud d’aquest senyal? ...