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Complementi di Elettronica analogica - il filtro passa alto

Esercizi di Complementi di Elettronica analogica per l'esame del professor Scarpetta. Gli argomenti trattati sono i seguenti: i parametri per l'analisi armonica (AC Sweep) e per l'analisi temporale (Transient), il progetto di un filtro passa alto a tre componenti e il progetto di un filtro passa banda a cinque componenti.

Esame di Complementi di Elettronica analogica docente Prof. G. Scarpetta

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− -3 -2

TF: time of falling o tempo di discesa, di valore compreso tra 10 e 10 PER;

− PER: periodo totale, a scelta dell'utente (calcolabile come PER = 2PW+2TR, dove

PW è il tempo durante il quale il segnale ha ampiezza massima).

PROGETTO DI UN FILTRO PASSA ALTO

Il filtro passa alto che progetteremo avrà le stesse specifiche del filtro passa basso visto in

precedenza, ossia guadagno a centro banda di 0,5 e frequenza di taglio inferiore f pari a

i

10KHz. Prima di svolgere tutto ciò, introduciamo sinteticamente le formule e gli schemi per

i filtri passa alto e passa basso a due e a tre componenti.

FILTRO PASSA BASSO A 2 COMPONENTI FILTRO PASSA BASSO A 3 COMPONENTI

FILTRO PASSA ALTO A 2 COMPONENTI FILTRO PASSA ALTO A 3 COMPONENTI

Per la progettazione useremo lo schema del filtro passa alto a tre componenti. Pertanto,

prelevate i componenti utilizzando le operazioni mostrate negli appunti precedenti,

posizionateli sullo schema ed etichettate l'uscita, l'ingresso e la massa, fino ad ottenere

uno schema come quello mostrato in figura 2.5. Figura 2.5: Schema circuitale di

un filtro passa alto a tre

componenti

Per il calcolo di C1, R1 ed R2, consideriamo che il guadagno a centro banda è la parte

R 1

2 f

 = =2 

reale di α , pertanto: ; inoltre sappiamo che , da cui

=0,5 i i

v, C R

 R 

R R 1 2

1 2

1

f = =10000

ricaviamo che . Scegliendo R1 = R2 = 1 kΩ = 1000 Ω

i 2 R

C  R 

1 2

(rispettando così la prima relazione), sostituendoli in f e svolgendo i conti, abbiamo che C

i

-9

sarà pari a: C = 7,96 nF = 7,96 * 10 F.

Procedendo con la simulazione ed inserendo le formule DB (V(out)/V(in)) e

P(V(out)/V(in)) in Add Traces, otterremo le risposte in modulo e in fase riportate in figura.

Figura 2.6: Risposta in modulo del filtro passa alto

Figura 2.7: Risposta in fase del filtro passa alto

Come possiamo osservare attentamente, la risposta in modulo tende a -∞ verso sinistra,

mentre verso destra tende al valore di -6 dB; la risposta in fase, invece, tende a 90° verso

sinistra e a 0° verso destra.

PROGETTO DI UN FILTRO PASSA BANDA

Per come è stato illustrato in aula, presenteremo il progetto di un filtro passa banda a 5

componenti (dato dalla combinazione di un passa alto a 2 componenti ed un passa basso

a 3), con guadagno a centro banda di 0,5 , frequenza di taglio superiore f = 20 KHz e

s

frequenza di taglio inferiore f = 20 Hz. Nulla vieta, comunque, di realizzare il passa banda

i

con 4 o 6 componenti, ma nel primo caso ci saranno troppe poche variabili, mentre nel

secondo ce ne saranno troppe, per cui risulta opportuno scegliere una soluzione

intermedia.

Nella figura 2.8 viene presentato il corrispettivo circuito che va realizzato nell'ambiente di

simulazione di PSpice. Una volta inseriti tutti i componenti, occupiamoci del calcolo dei

valori da assegnare a C1, C2, R1, R2 ed R3. Figura 2.8: Schema circuitale del

filtro passa banda a 5

componenti

PASSA BASSO

PASSA ALTO a 3 componenti

a 2 componenti

Innanzitutto ricordiamo che la formula generale per il calcolo del rapporto tra i fasori α per

v

V V V '

out out

il filtro passa banda è data da: , in quanto possiamo considerare

 = =

v TOT V V ' V

in i n

l'uscita del filtro passa alto (posto nella parte sinistra del circuito) come l'ingresso del filtro

passa basso (posto invece a destra), e pertanto coincidenti. Nel progetto in esame,

V 1

out =

sapendo che (dato dal contributo del passa alto a 2 componenti) e

V' 

i

1− j 

R

V' 1

3

= (dato dal contributo del passa basso a 3 componenti), α risulta

V R R  v TOT

i n 2 3 1 j  s


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria elettronica per l'automazione e le telecomunicazioni
SSD:
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher cecilialll di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Complementi di Elettronica analogica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Sannio - Unisannio o del prof Scarpetta Giovanni.

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