Уменьшение VinVinV_{in} в фильтре верхних частот из-за типа используемого конденсатора

Я наблюдал странный факт при использовании простого RC-фильтра верхних частот. Вот схема, которую я использовал. введите описание изображения здесьНа С ЧАС 1 я измерил В о ты т , в то время как на С ЧАС 2 Я наблюдал значение В я н .

Я оставил генератор функций на В 0 "=" 20 В пик-пик (синусоидальный), и я увеличил частоту от 10 ЧАС г к 10 4 ЧАС г шагами.

Странно, что напряжение на С ЧАС 2 (который В я н ) уменьшилась, а частота увеличилась! То есть на низкой частоте В я н "=" В 0 "=" 20 В (пк-пк), но затем уменьшилось до 4,5 В в 10 4 ЧАС г !

Тем не менее, фильтр, казалось, работал нормально, потому что, если я построю отношения В о ты т В я н (с В я н измерено с помощью осциллографа, следовательно, уменьшается) в зависимости от частоты (в логарифмическом масштабе) я получаю правильную кривую, соответствующую моей частоте среза. ф "=" 1 2 π р С .

Очевидно, делая симуляцию на Multisim или других симуляторах, я понимаю, что В я н "=" В о ты т (кроме небольших вариаций).

Затем я попытался построить еще один фильтр с другим конденсатором, и я не заметил этого странного поведения, что заставляет меня думать, что это, вероятно, было вызвано конденсатором, который я использовал.

Я хотел бы знать, есть ли какое-либо объяснение такому поведению фильтра, которое связано с характеристиками используемого конденсатора.

у вас там фильтр с очень низким импедансом. Какое выходное сопротивление генератора? Был ли «другой фильтр» построен с конденсатором другой емкости?
это было нормально 50 Ом выходное сопротивление. Пробовал ставить другой конденсатор (0,1 мю Ф ) (генератор функций был точно таким же) и я заметил, что В я н был примерно постоянным увеличением частоты

Ответы (1)

По мере увеличения частоты импеданс конденсатора падает, и на значительно более высокой частоте, чем естественная точка 3 дБ (2605 Гц) фильтра, вы можете привести аргумент, что конденсатор становится, по сути, короткозамкнутым, следовательно, Выход вашего генератора сигналов будет нагружен резистором 13 Ом.

Если выходной импеданс генератора сигналов составляет 50 Ом, резистор 13 Ом, нагружающий выход, уменьшит амплитуду до 20% от значения без нагрузки. Это, конечно, добавляет еще один уровень сложности, но, если вы построите отношение Vout к Vin, это не будет иметь значения.

Уменьшение 4,7 мкФ до 100 нФ означает, что точка отсечки при Xc = 13 Ом намного выше на частоте 122 кГц, но вы увидите тот же эффект при приближении к этой более высокой частоте.

В идеале, с генератором сигналов с импедансом 50 Ом, чтобы поддерживать входное напряжение в значительной степени постоянным по частоте, вы должны использовать гораздо более высокое значение для нагрузочного резистора, например, около 1 кОм. Если бы это повторилось с конденсатором 100 нФ, точка 3 дБ была бы почти такой же, как исходная на частоте 1591 Гц. Выходной сигнал будет немного падать на более высоких частотах и ​​иметь тенденцию к снижению до значения около 95% от его низкочастотного значения.

Большое спасибо за этот ответ! Поскольку я точно не знаю, как выходное сопротивление работает в моем генераторе функций: разве генератор функций не должен обеспечивать разность напряжений, выбранную «за пределами» его выходного сопротивления? Другими словами, если я установлю напряжение на 20Vpp, разве на клеммах функционального генератора не будет напряжения 20Vpp? Или я действительно должен вычесть | Z о ты т я | если я хочу, чтобы напряжение действительно подавалось на нагрузку? (если это полезно, я использовал AimTTi TG2000 и выбрал в меню 20Vpp).
Функциональный генератор — это идеальный источник напряжения, включенный последовательно с заданным выходным сопротивлением. В этом не может быть никакой магии, иначе это было бы несовместимо с управлением линией передачи, потому что оно не могло бы поглощать отражения. Итак, если вы нагрузите выход резистором, эквивалентным его выходному сопротивлению, вы получите половину напряжения.
Повторные вычисления, кажется, действительно объясняют полученные данные! Поэтому я должен рассмотреть 50 Ом последовательное сопротивление! Если я могу спросить одну последнюю вещь, когда я делал измерения, я подключил к функциональному генератору коаксиальный кабель BNC с волновым сопротивлением 50 Ом . Должен ли импеданс кабеля добавляться к выходному импедансу функционального генератора ( 50 Ом тоже)? (что дало бы в общей сложности 100 Ом , что было бы странно) Или сопротивление кабеля уже учтено в выходном сопротивлении функционального генератора?
50 Ом коаксиального кабеля говорят вам, какой импеданс коаксиального кабеля должен быть завершен во избежание отражений и стоячих волн. На частотах, которые вы рассматриваете, есть незначительные эффекты, поэтому игнорируйте их.
Уменьшение VinVinV_{in} в фильтре верхних частот из-за типа используемого конденсатора
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v