FILTERE

• Bilde av simulatorens frontpanel
• Hva trengs for å kunne kjøre simulatoren? Les for å få siste informasjon!
• Tips for bruk av simulatoren
• Simulatoren: filtere.exe (klikk for å laste ned). Simulatoren kjører umiddelbart etter nedlasting ved å trykke Åpne i nedlastingsvinduet. Alternativt kan du først lagre en kopi av exe-filen på en selvvalgt katalog på PC'en og deretter kjøre exe-filen, hvilket starter simulatoren.

Innledning

Denne simulatoren simulerer forskjellige typer signalfiltere, nemlig

• lavpassfilter
• høypassfilter
• båndstoppfilter
• båndpassfilter

Du kan velge blant disse filtertypene og velge filterets knekkfrekvenser og orden mens simulatoren kjører. Filterets inngangssignal, som er et sinussignal som du kan justere amplituden og frekvensen for, og utgangssignalet plottes i samme diagram. Dessuten plottes filterets amplitudefunksjon (som er absoluttverdien av filterets frekvensrespons). Med andre ord: Både tidsplanegenskapene og frekvensplanegenskapene for filterets blir vist.

Mål

Målene med oppgavene nedenfor er at du skal få et godt inntrykk av forskjellige filtertypers karakteristiske egenskaper gjennom å observere sammenhengen mellom filterets egenskaper i tidsplan og frekvensplan.

Motivasjon

Filtere brukes til å dempe (ideelt sett fjerne) frekvenskomponenter i et signal. Eksempelvis brukes lavpassfiltere i målesystemer for å dempe høyfrekvent støy i målesignalet.

Oppgaver

Oppgavene nedenfor forutsetter at simulatoren kjører. I utgangspunktet kan du bruke forhåndsvalget  for filtertopologi, som er Butterworth, og forhåndsvalget for filterorden. Inngangssignalet u kan ha amplitude U = 1.

1. Lavpassfilter: Filterets båndbredde eller knekkfrekvens kan settes lik f_b = 100 Hz.
   1. Forklar ut fra amplitudefunksjonen A(f) at filteret utfører lavpassfiltrering.
   2. Varier signalfrekvensen f. Bekrefter tidsresponsen filterets lavpasskarakteristikk (kvalitativt)?
   3. Still inn en fast signalfrekvens, f.eks. f = 100 Hz. Hva er amplitudeforsterkningen ved denne frekvensen ihht. amplitudefunksjonen? Bekreftes resultatet av tidsresponsen?
   4. Velg en høyere filterorden enn forhåndsvalget. Hvordan avhenger filtreringsegenskapene av ordenen (observer både amplitudefunksjonen og tidsresponsen).

    

2. Høypassfilter: Filterets knekkfrekvens kan settes lik f_k = 100 Hz.
   1. Forklar ut fra amplitudefunksjonen A(f) at filteret utfører høypassfiltrering.
   2. Varier signalfrekvensen f. Bekrefter tidsresponsen filterets høypasskarakteristikk (kvalitativt)?
   3. Velg en høyere filterorden enn forhåndsvalget. Hvordan avhenger filtreringsegenskapene av ordenen (observer både amplitudefunksjonen og tidsresponsen).

       

3. Båndstoppfilter: Filterets nedre knekkfrekvens kan settes lik 100 Hz og øvre knekkfrekvens kan settes lik 400 Hz.
   1. Forklar ut fra amplitudefunksjonen A(f) at filteret utfører båndstoppfiltrering.
   2. Varier signalfrekvensen f. Bekrefter tidsresponsen filterets båndstoppkarakteristikk (kvalitativt)?
   3. Velg en høyere filterorden enn forhåndsvalget. Hvordan avhenger filtreringsegenskapene av ordenen (observer både amplitudefunksjonen og tidsresponsen).

       

4. Båndpassfilter: Filterets nedre knekkfrekvens kan settes lik 100 Hz og øvre knekkfrekvens kan settes lik 400 Hz.
   1. Forklar ut fra amplitudefunksjonen A(f) at filteret utfører båndpasspassfiltrering.
   2. Varier signalfrekvensen f. Bekrefter tidsresponsen filterets båndpasskarakteristikk (kvalitativt)?
   3. Velg en høyere filterorden enn forhåndsvalget. Hvordan avhenger filtreringsegenskapene av ordenen (observer både amplitudefunksjonen og tidsresponsen).

[KYBSIM] [TechTeach]

Oppdatert 4.9.04. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.