Elektroniska filter William Sandqvist En verklig signal … Verkliga signaler är svårtolkade. De är ofta störda av brus och brum. Brum.

En presentation över ämnet: "Elektroniska filter William Sandqvist En verklig signal … Verkliga signaler är svårtolkade. De är ofta störda av brus och brum. Brum."— Presentationens avskrift:

1

2

3 Elektroniska filter

4 William Sandqvist william@kth.se
En verklig signal … Verkliga signaler är svårtolkade. De är ofta störda av brus och brum. Brum är vårt 50 Hz nät som inducerats in i signalledningarna. Brus är slumpmässiga störningar från förstärkare (eller t.o.m. resistorer). William Sandqvist

5 William Sandqvist william@kth.se
Kanske likspänning … Kanske är signal-en en långsamt ökande likspän-ning från tex. en temperaturgivare? I så fall kan stör-ningarna bestå av 50 Hz brum och högfrekvent brus. Ett LP-filter (=LågPass) filtrerar bort störningarna och lyfter fram signalen William Sandqvist

6 William Sandqvist william@kth.se
Kanske sinuston … Kanske är signal-en en sinuston? I så fall kan stör-ningarna bestå av att likspännings-nivån långsamt ändrar sig, drift, och att brus till-kommit. Ett BP-filter (BandPass) blocker-ar driften och filtrer-ar bort bruset. William Sandqvist

7 Kanske snabba variationer …
Kanske är signal-en de snabba variationerna? I så fall kan stör-ningarna bestå av att likspännings-nivån långsamt ändrar sig, drift, och att brum till-kommit. Ett HP-filter (HögPass) filtrerar bort störningarna och lyfter fram signalen. William Sandqvist

8 William Sandqvist william@kth.se
Filter Med R L och C kan man bygga effektiva filter. Induktanser är mer komplicerade att tillverka än kondensatorer och resistorer, därför används oftast bara kombinationen R och C. Snabba datorer kan filtrera signaler digitalt. Att beräkna en signals löpande medelvärde kan tex. motsvara LP-filtrering. Numera dominerar den digitala filtrertekniken över den analoga. Enkla RC-filter ingår naturligt i de flesta mätinstrument, eller t.o.m. uppkommer av ”sig självt” när man kopplar samman utrustningar. Detta är anledningen till att man måste känna till och kunna räkna på enkla RC-länkar, trots att de som filter betraktat är mycket ofullständiga. William Sandqvist

9 William Sandqvist william@kth.se
LP HP BP BS BP eller BS filtren kan ses som olika kombinationer av LP och HP filter. William Sandqvist

10 Spänningsdelarens överföringsfunktion
Enkla filter är ofta utformade som spänningsdelare. Ett filters över-föringsfunktion, H() eller H(f), är kvoten mellan utspänning och inspänning. Den kvoten får man direkt från spänningsdelningsformeln!

11

12 (RC) LP-filtret, visare
Visardiagram: R och C har strömmen I gemensamt. Spänningen över resistorn och spänningen över kondensatorn blir därför vinkelräta. William Sandqvist

13 William Sandqvist william@kth.se
(RC) LP-filtret, Pythagoras sats kan användas: William Sandqvist

14 William Sandqvist william@kth.se
Bode-diagram Hendrik Wade Bode log U2/U1 [dB] Bode-diagrammet är det vanligaste sättet att grafiskt beskriva filter eller förstärkare. log  [rad/s] log  [rad/s] William Sandqvist

15 LP-Beloppsfunktionen
R = 1 k C = 1 F William Sandqvist

16 William Sandqvist william@kth.se
LP-Fasfunktionen William Sandqvist

17 William Sandqvist william@kth.se
Två sidor av samma mynt Låg gränsfrekvens G undertrycker störningar bra, men det innebär en lång tidkonstant  som gör att det tar lång tid innan UUt når slutvärdet och kan avläsas. William Sandqvist

18 HP-Beloppsfunktionen
R = 1 k C = 1 F William Sandqvist

19 William Sandqvist william@kth.se
HP-Fasfunktionen William Sandqvist

20 Repetition. Några kurvformer
William Sandqvist

21 William Sandqvist william@kth.se
Decibel Ursprungligen ett mått på ljudintensitet, men ofta använt som ett logaritmiskt mått på spänningsförhållanden vid förstärkning eller dämpning. William Sandqvist

22 William Sandqvist william@kth.se
Exempel. Decibel. Omvandla från [ggr]  [dB] : 2 ggr  2010log2 = 6 dB ( fördubbling ) 5 ggr  2010log5 = 14 dB 10 ggr  2010log10 = 20 dB 0,1 ggr  2010log0,1 = -20 dB William Sandqvist

23 William Sandqvist william@kth.se
Exempel. Decibel. Omvandla från [dB]  [ggr] : William Sandqvist

24 L = µN2A/L

25 Fasförskjutning kondensatorn
Fasförskjutning spolen

26 William Sandqvist william@kth.se
LP HP Bandpass f0 Bandspärr William Sandqvist