T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU AKTİF FİLTRELER

Transkript

1 T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II Öğrenci No: Adı Soyadı: Grubu: DENEY RAPORU AKTİF FİLTRELER Deneyin Yapıldığı Tarih:.../.../2017 Rapor Teslim Tarihi: / /2017 Rapor Notu:

2 Amaç: 1. dereceden alçak geçiren filtre, yüksek geçiren filtre ve 2. dereceden band geçiren filtrelerin aktif elemanlar ile gerçeklenmesi. Malzeme Listesi: Opamp: 2 x LM741 Direnç: 1 x 15kΩ, 1 x 7.5kΩ Kapasite: 1 x 10 nf, 1 x 4.7 nf I. GENEL BİLGİ: Elektrik devrelerinde çok kullanışlı yapılar olan analog devrelerin başında filtreler gelir. Filtre yapıları elektriksel işaretlerin frekans spektrumlarına biçim vermek amacıyla kullanılan devrelerdir. Pasif R, L, C elemanlarıyla gerçekleştirilen bu devreler aynı zamanda aktif elemanlarla (transistör, opamp vs.) birlikte sadece R veya C elemanları veya bunların her üçünü birden kullanarak da gerçekleştirilebilir. Filtreler elektronik ve haberleşme sistemlerinde oldukça geniş bir uygulama alanı bulmaktadır. Özellikle, sisteme uygulanan frekanslardan yalnızca istenenlerinin geçirilmesi amacıyla kullanılırlar. Gerçeklenen transfer fonksiyonunun frekansla değişimine bağlı olarak alçak geçiren, yüksek geçiren, band geçiren, band söndüren türden filtreler söz konusudur. Kesim frekansı, kalite faktörü, geçirme bandı kazancı ise önemli filtre parametrelerindendir. Pasif filtrelerde direnç, kapasite ve bobin kullanılır. RC filtrelerinde transfer fonksiyonunun kökleri reel olur. Bu tip filtrelerde değer katsayısının küçük olduğu görülür. Büyük kalite faktörü elde edilmek istendiğinde LC filtreleri kullanmak daha uygun olur. Ancak düşük frekanslarda gerekli bobin indüktanslarının büyük olması gerekeceğinden hem devrenin kapladığı alan hem de maliyet artar. Bu nedenle düşük frekanslarda daha çok aktif filtreler tercih edilir. Aktif filtrelerin en önemli avantajları küçük ve hafif olmalarıdır. Ayrıca güvenirlikleri yüksek, seri üretim nedeniyle ucuz ve küçük boyutları nedeniyle de parazitleri düşüktür. Buna karşın, aktif elemanın sonlu band genişliği nedeniyle erişilebilecek kutup frekansları sınırlıdır. Ayrıca filtre karakteristiğinin keskinliğini belirleyen kalite faktörü ile kutup frekansı ters orantılıdır. Dolayısıyla optimum bir çözümün bulunması söz konusudur. Bunun dışında aktif filtrelerde, karakteristiklerinin eleman değerlerindeki değişimlere duyarlığı daha yüksektir ve aktif eleman nedeniyle ayrıca bir besleme devresi gerektirirler. 1

3 II. ÖN HAZIRLIK: Deneyin yapılışı kısmındaki devrelerin (Şekil 1,3 ve 5) bode diyagramlarını (kazançfrekans eğrisini) multisim ya da proteus yardımı ile çizerek çıktılarıını deneye grup olarak getiriniz. (Multisim de BODE diyagramının çizdirilmesi rehberine buradan, proteus ile çizim için buradan göz atabilirsiniz.) III. DENEYİN YAPILIŞI: 1) Şekil 1 deki devreyi kurunuz. Devrenin girişine Vinp-p=20mV uygulayınız. Devredeki Opamp lar için besleme gerilimleri ±12V dur. Devrenin kesim frekansını bulunuz. Giriş işaretinin frekansını tabloda verilen değerlere göre ayarlayınız. Osiloskop ekranında gözlemlediğiniz değerlere göre Tablo 1 i doldurunuz. Elde ettiğiniz değerlere göre kazanç(db)-frekans eğrisini çiziniz (Şekil 7). Şekil 1 Şekil 2. Alçak geçiren filtre frekans-kazanç eğrisi 2

4 2) Şekil 3 te verilen devreyi kurunuz. Vp-p=20mV uygulayınız. Devrenin kesim frekansını bulunuz. Giriş işaretinin frekansını tabloda verilen değerlere göre ayarlayınız. Osiloskop ekranında gözlemlediğiniz değerlere göre Tablo 2 yi doldurunuz. Elde ettiğiniz değerlere göre kazanç(db)-frekans eğrisini çiziniz (Şekil 8) Şekil 3 Şekil 4. Yüksek geçiren filtre frekanskazanç eğrisi 3) Şekil 5 te verilen devreyi kurunuz. Devrenin girişine Vinp-p=20mV uygulayınız. Devrenin merkez, alt ve üst kesim frekanslarını bulunuz. Giriş işaretinin frekansını tabloda verilen değerlere göre ayarlayınız. Osiloskop ekranına gözlemlediğiniz değerlere göre Tablo 3 ü doldurunuz. Elde ettiğiniz değerlere göre kazanç(db)-frekans eğrisini çiziniz (Şekil 9). Şekil 5 Şekil 6. Bant geçiren filtre frekans-kazanç eğrisi 3

5 IV. DENEY SONUÇ SAYFASI: Tablo 1. Alçak geçiren filtrenin kazanç-frekans eğrisi için elde edilen değerler Şekil 7. Alçak Geçiren Filtre için Kazanç(dB)-Frekans eğrisi **Kesim frekansı formülü ile bulunur. fc = 4

6 Tablo 2. Alçak geçiren filtrenin kazanç-frekans eğrisi için elde edilen değerler Şekil 8. Yüksek Geçiren Filtre için Kazanç(dB)-Frekans eğrisi **Kesim frekansı formülü ile bulunur. fc = 5

7 Tablo 3. Bant geçiren filtrenin kazanç-frekans eğrisi için elde edilen değerler Şekil 9. Bant Geçiren Filtre için Kazanç(dB)-Frekans eğrisi β = Q = fo = fl = fh= ** f O = 1 2π R 1 R 2 C 1 C 2 ve Q = f O β formülü ile hesaplanabilmektedir. (β = fh - fl) ** f O = f L f H eşitliği sağlanmalıdır. 6