DENEY NO:1 DENEYİN ADI: 100-200 4. Derece 3dB Ripple lı Tschebyscheff Filtre Tasarımı DENEYİN AMACI: Bu deneyi başarıyla tamamlayan her öğrenci 1. Filtre tasarımında uyulması gereken kuralları bilecek 2. Filtre tasarımı için gerekli hesaplamaları yapabilecek 3. 2. Derece alçak geçiren tschebyscheff filtre tasarlayabilecek 4. 2. Derece yüksek geçiren tschebyscheff filtre tasarlayabilcek 5. İstenilen özellikte herhangi bir 4. Derece tschebyscheff filtre tasarlayabilecek. TEORİK BİLGİ: 1. 2. Derece Alçak Geçiren Tschebyscheff Filtre Tasarımı (3dB Ripple) Fc=200 Tasarıma ilk önce tschebyscheff katsayılarını (3dB Ripple için) bularak başlarız. Tablo 1. 3dB Ripple için Tschebyscheff Katsayıları
2 Tabloya göre 2. Derece olan kısma bakarsak a1= 1.0650 ve b1= 1.9305 olduğunu görürüz. Bu aşamadan sonra elemanların değerlerini belirlemek için önce bir C 1 kondansatör değeri seçeriz. C 1 = 22nF olsun. Aşağıdaki formüle göre değerleri yerine koyduğumuzda C 2 kondansatör değerini bulmuş oluruz. C 2 C 1!!!!!² C 2 olmalı. R 1 ve R 2 değerlerini aşağıdaki formülden hesaplayınız.!"±!"²!!²!!"#$#$% R 1,2 =!π!"#$#% R 1 = R 1 = R 2 = R 2 = 2. 2. Derece Yüksek Geçiren Tschebyscheff Filtre Tasarımı (3 db Ripple) Fc=100
3 Tasarıma ilk önce Tschebyscheff katsayılarını(3db Ripple için) bularak başlarız. Bir önceki tabloya göre 2. Derece olan kısma bakarsak a1= 1.0650 ve b1= 1.9305 olduğunu görürüz. Bu aşamadan sonra elemanların değerlerini belirlemek için önce bir C kondansatör değeri seçeriz. C = 220 nf olsun. C değerini seçtikten sonra aşağıdaki formüllerle R 1 ve R 2 hesaplanarak tasarım tamamlanır.! R 1 =!!"#$! R 1 = R 1 =.!! R 2 =!!!"#$! R 2 = R 2 =.. 3. 4. Derece Tschebyscheff Filtre Tasarımı (3dB Ripple) Fc= 100 200 2.Derece Yüksek Geçiren Tschebyscheff Filtre 2.Derece Alçak Geçiren Tschebyscheff Filtre
4 İlk iki aşamada yapılan iki devre birbirine bağlanarak 4. Dereceden Tschebyscheff filtre tasarımı tamamlanmış olur. KULLANILAN ELEMANLAR: 2 adet 741 op-amp 1 adet 20K pot ( 18,5KΩ a ayarlanacak) 1 adet 20K potansiyometre 1 adet 150 nf kutupsuz kondansatör 1 adet 2.2K direnç 1 adet 22 nf kutupsuz kondansatör 1 adet 15K direnç 2 adet 200 nf kutupsuz kondansatör A: 2. Derece Alçak Geçiren Tschebyscheff Filtre Tasarımı (3dB Ripple) Fc= 200 1. Şekil 1 deki devreyi kurunuz. Devre girişine genliği tepeden tepeye Vp-p= 2V olan 1 K lik bir sinüs dalga işareti uygulayınız. Şekil 1 2. Tabloda girişine uygulanan frekanslara göre çıkış gerilimini ölçüp tabloyu doldurunuz. 30 80 100 120 140 160 180 200 220 250 300
5 3. Tablo değerlerine göre grafiği çiziniz. V 2,5V 2V 1,5V 1V 0,5 V 30 80 100 120 140 160 180 200 220 250 300 4. Şekil 2 deki devreyi kurunuz. Devre girişine genliği tepeden tepeye Vp-p= 2V olan 1 K lik bir sinüs dalga işareti uygulayınız. Şekil 2
6 5. Tabloda girişine uygulanan frekanslara göre çıkış gerilimini ölçüp tabloyu doldurunuz. 30 80 100 120 140 160 180 200 220 250 300 6. Tablo değerlerine göre grafiği çiziniz. 7. 3. Adımda kurduğunuz devrenin çıkışını 1. Adımda kurduğunuz devreye bağlayınız. devrenin girişine tepeden tepeye Vp-p= 2V olan 1 K lik bir sinüs dalga işareti uygulayınız.
7 2.Derece Yüksek Geçiren Tschebyscheff Filtre 2.Derece Alçak Geçiren Tschebyscheff Filtre 8. Tabloda girişine uygulanan frekanslara göre çıkış gerilimini ölçüp tabloyu doldurunuz. 80 100 120 140 160 180 200 220 250 300 500 9. Tablo değerlerine göre grafiği çiziniz. SONUÇ:
8......
9 DENEY NO:2 DENEYİN ADI: 50 Notch ( Twin-T ) Filtre Tasarımı DENEYİN AMACI: Bu deneyi başarıyla tamamlayan her öğrenci, 1. Twin-T topolojisini öğrenecek 2. İstenmeyen bir frekans aralığını durdurabilecek 3. İstenilen özellikte herhangi bir notch filtre tasarlayabilecek 4. Tasarlanmış olan bir notch filtrenin frekans cevap tablosunu çıkarabilecek. TEORİK BİLGİ: 1. Notch Filtre Tasarımı ( f n =50 ) Şekil 1 Notch filtre aslında dar band geçiren filtredir. Genellikle tek bir frekans aralığını elemek için kullanılır. Haberleşme ve biyomedikal alanlar en yaygın kullanım alanlarıdır. Notch filtre en yaygın olarak şekil 1 deki Twin-T bağlantı şekliyle kullanılır. Kesim frekansını hesaplamak için aşağıdaki bağıntı kullanılır. f n =!!!"# Aktif notch filtre tasarlarken C 1 µf olacak şekilde seçilir. Ardından formülden yerine koyulup R değerleri hesaplanır. En iyi sonucu alabilmek için hesaplamada bulunan değerlere en yakın değerlikte olan elemanlar kullanılmalıdır. C = 47 nf alırsak R=... R =... bulunur.
10 KULLANILAN ELEMANLAR: 1 adet 741 op-amp 4 adet 68 KΩ direnç ( 100 K pot kullanılacak ) 1 adet 10 KΩ direnç 4 adet 47 nf kutupsuz kondansatör A: 50 Notch Filtre Tasarımı 1. Şekil 2 deki devreyi kurunuz. Devre girişine genliği tepeden tepeye Vp-p=2V olan 100 lik bir sinüs dalga işareti uygulayınız. 2. Tabloyu girişe uygulanan frekanslara göre çıkış gerilimini ölçerek doldurunuz. Frekans 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Gerilim
11 3. Tablo değerlerine göre aşağıya grafiği çiziniz. V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SONUÇ:.................
12
13 DENEY NO:11 DENEYİN ADI: 2 K Wien Köprü Osilatörü DENEYİN AMACI: Bu deneyi başarıyla tamamlayan her öğrenci; 1. İstenilen özellikte herhangi bir Wien Köprü osilatör tasarlayabilecek. 2. Tasarlanmış olan bir Wien Köprü osilatör devresinin analizini yapabilecek. TEORİK BİLGİ: 1. Wien Köprü Osilatör Tasarımı ( f r = 2 K ) Şekil 1 Şekil 1 de görüldüğü gibi R 1 C 1 den seri, R 2 C 2 den oluşan paralel R-C devreleri Wien köprü osilatörünü oluşturur. Devrede yükselteç olarak OP-AMP kullanılmıştır. Çıkış sinyali, belli oranda OP-AMP ın faz çevirmeyen (+) girişine R 1 C 1 elemanları ile geri beslemektedir. OP-AMP ın çalışma frekansında R 1 C 1, R 2 C 2 den oluşan köprü devresi maksimum geri beslemeyi yapmakta ve bu frekansta faz açısı olmaktadır. Devrede R 3 R 4 ve Op-amp tan oluşan kısım yükselteci, R 1 C 1 ile R 2 C 2 den oluşan kısım Wien köprü devresini yani frekans tespit edici devreyi meydana getirir. Çıkıştan alınan sinüsoidal sinyalin frekansı veya devrenin çalışma frekansı; f r =!!! (!!!!!!!!) Eğer devrede R 1 =R 2 =R ve C 1 =C 2 =C olarak seçilirse formül;! f r =!!!"
14 Ayrıca, devrenin istenen frekansta osilasyon yapması ve yeterli çevrim kazancını sağlayabilmesi için R 3 /R 4 > 2 olmalıdır ve toplam faz kayması 0 veya 360 derece olmalıdır. Wien köprü kısmı 180 derece faz kaydırır diğer 180 derece op-amp ile sağlanır. Seçilen C 1 µf olacak şekilde seçilir ardından formülden yerine koyulup R değerleri hesaplanır. En iyi sonucu alabilmek için hesaplamada bulunan değerlere en yakın değerlikte olan elemanlar kullanılmalıdır. C = 10 nf R=... KULLANILAN ELEMANLAR: R=. bulunur. 1 adet 741 op-amp 1 adet 10 KΩ 2 adet 10 KΩ pot 1 adet 50 KΩ pot 2 adet kutupsuz kondasatör A: 2 K Wien Köprü Osilatör Tasarımı 1. Şekil 2 deki devreyi kurunuz. Şekil 2
15 2. Devre çıkışını osilaskopta görüntüleyerek aşağıdaki tabloya çiziniz. Volt/div =. Time/div =... 3. Rf(RV1) potansiyometre değerini değiştirdiğinizde çıkışta nasıl bir etki gözlemliyorsunuz. Açıklayınız.... SONUÇ:
16