Magnitud de las funciones de transferencia de dos filtros

0

Necesito encontrar la magnitud de la función de transferencia de los siguientes dos filtros. Intenté hacer el cálculo pero obtengo dos funciones que parecen ser incorrectas. Esto es lo que encontré

1)

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

$$ G (f) = V_ {out} / V_ {in} = \ frac {2 \ pi f L R_p} {\ sqrt {\ left (R R_p-4 \ pi ^ 2 cf ^ 2 LR R_p \ derecha) ^ 2 + 4 \ pi ^ 2 f ^ 2 L ^ 2 (R + R_p) ^ 2}} $$

2)

simular este circuito

$$ G (f) = V_ {out} / V_ {in} = \ frac {R_p \ sqrt {4 \ pi ^ 2 c ^ 2 f ^ 2 R_s ^ 2 + \ left (1-4 \ pi ^ 2 cf ^ 2 L \ derecha) ^ 2}} {\ sqrt {4 \ pi ^ 2 c ^ 2 f ^ 2 (R (R_p + R_s) + R_p R_s) ^ 2 + (R + R_p) ^ 2 \ izquierda (1-4 \ pi ^ 2 cf ^ 2 L \ derecha) ^ 2}} $$

¿Son esas las funciones de transferencia correctas de los dos filtros?

Editar : para el circuito 2)

encontré impedancia total $$ Z = R + \ frac {1} {\ frac {1} {\ text {Rp}} + \ frac {1} {- \ frac {j} {2 \ pi cf} +2 j \ pi f L + \ texto {Rs}}} $$

Escribí la proporción

$$ 1 / Z \ cdot \ frac {1} {\ frac {1} {\ text {Rp}} + \ frac {1} {- \ frac {j} {2 \ pi cf} +2 j \ pi f L + \ text {Rs}}} = \ frac {(Rp (-1 + 2 cf \ pi (2 f L \ pi - j Rs)))} {( Rp (-1 + 2 c f \ pi (2 f L \ pi - j Rs)) +  R (-1 + 2 c f \ pi (2 f L \ pi - j (Rp + Rs))))} $$

Tomando magnitud

$$ \ frac {\ text {Rp} \ sqrt {4 \ pi ^ 2 c ^ 2 f ^ 2 \ text {Rs} ^ 2 + \ left (4 \ pi ^ 2 cf ^ 2 L-1 \ derecha) ^ 2}} {\ sqrt {\ left (R \ left (4 \ pi ^ 2 cf ^ 2 L-1 \ right) + \ text {Rp} \ left (4 \ pi ^ 2 cf ^ 2 L- 1 \ derecha) \ derecha) ^ 2 + (2 \ pi cf R (- \ text {Rp} - \ text {Rs}) - 2 \ pi cf \ text {Rp} \ text {Rs}) ^ 2}} $$

Que debería ser el mismo que el anterior.

Sin embargo, esto no parece correcto ya que, para la frecuencia de resonancia, la relación es cero, mientras que no debería ser cero si \ $ R_s \ neq 0 \ $.

¿Hay una forma más sencilla de obtener el resultado correcto?

    
pregunta Sørën

3 respuestas

1

Tome el primer ejemplo y facilite la vida simplificándolo. Por ejemplo, se puede mostrar que R y Rp se pueden combinar en una resistencia de una sola serie que se alimenta desde una nueva fuente de voltaje que se reduce por la relación potencial de división. Luego obtienes un nuevo circuito que se ve así: -

Claramente, el valor R en lo anterior es la combinación paralela de los dos resistores en la pregunta original. Resolviendo: -

G (s) = \ $ \ dfrac {\ dfrac {\ dfrac {sL} {sC}} {sL + \ dfrac {1} {sC}}} {R + \ dfrac {\ dfrac {sL} {sC} } {sL + \ dfrac {1} {sC}}} \ $ = \ $ \ dfrac {L / C} {L / C + sLR + R / sC} \ $

Multiplica por sC para obtener \ $ \ dfrac {sL} {sL + s ^ 2LCR + R} \ $

Y finalmente G (s) = \ $ \ dfrac {s \ dfrac {1} {CR}} {s ^ 2 + s \ dfrac {1} {CR} + \ dfrac {1} {LC}} \ $

Para volver al TF original, necesita reducir el TF anterior mediante el divisor de potencial de voltaje formado por el R y el Rp originales.

    
respondido por el Andy aka
1

La función de transferencia del primer circuito se puede determinar en unas pocas líneas con solo mirar el circuito. Esto es lo que te brindan las Técnicas de Circuitos Analíticos Rápidos (FACT). Aquí vamos:

Observe el circuito para \ $ s = 0 \ $: tapas abiertas e inductores cortos - > \ $ H_0 = 0 \ $

Reduzca \ $ V_ {in} \ $ a cero y observe la resistencia de conducción \ $ C_1 \ $ mientras que \ $ L_2 \ $ está en su estado de CC (un cortocircuito). Luego observe la conducción de resistencia \ $ L_2 \ $ mientras que \ $ C_1 \ $ está en su estado dc (un circuito abierto). Tienes las dos constantes de primera vez:

\ $ \ tau_1 = 0 * C_1 \ $, \ $ \ tau_2 = L_2 / (R_1 || R_p) \ $

Cuando digo "unidad", me refiero a la resistencia que "ves" en los terminales de \ $ C_1 \ $ o \ $ L_2 \ $ cuando los eliminas temporalmente del circuito.

Luego, observe la resistencia de conducción \ $ C_1 \ $ mientras que \ $ L_2 \ $ está en su estado de alta frecuencia (un circuito abierto). Tienes \ $ \ tau_ {21} = C_1 (R_p || R_1) \ $.

\ $ D (s) = 1 + s (\ tau_1 + \ tau_2) + s ^ 2 \ tau_2 \ tau_ {21} = 1 + sL_2 / (R_1 || R_p) + s ^ 2C_1L_2 \ $

\ $ D (s) = 1 + s / (\ omega_0Q) + (s / \ omega_0) ^ 2 \ $ con \ $ \ omega_0 = 1 / \ sqrt {L_2C_1} \ $ y \ $ Q = R_1 || R_p \ sqrt {C_1 / L_2} \ $

Para \ $ N (s) \ $, considere tres ganancias cuando \ $ C_1 \ $ se encuentra en su estado de alta frecuencia, \ $ L_2 \ $ está en su estado de alta frecuencia y finalmente, cuando ambos están en su estado estado de alta frecuencia:

\ $ H_1 = 0 \ $, \ $ H_2 = R_p / (R_p + R_1) \ $ y \ $ H_ {12} = 0 \ $

\ $ N (s) = H_0 + s (H_1 \ tau_1 + H_2 \ tau_2) + s ^ 2H_ {12} \ tau_2 \ tau_ {21} = sH_2 \ tau_2 = sL_2 / R_1 \ $

\ $ N (s) = s / \ omega_z \ $ con \ $ \ omega_z = R_1 / L_2 \ $

La función de transferencia completa en un formulario de baja entropía es, por lo tanto:

\ $ H (s) = \ frac {s / \ omega_z} {1 + s / (\ omega_0Q) + (s / \ omega_0) ^ 2} \ $

No escribí una sola línea de álgebra, solo inspeccioné la red. Mire los FACTs en un seminario de APEC de 2016:

enlace

    
respondido por el Verbal Kint
0

Para el segundo circuito, el principio sigue siendo el mismo:

\ $ s = 0 \ $, \ $ H_0 = R_p / (R_p + R_1) \ $

\ $ \ tau_1 = (R_s + R_1 || R_p) C_1 \ $, \ $ \ tau_2 = L_2 / R_ {inf} = 0 \ $ \ $ \ tau_ {12} = L_2 / (R_s + R_1 || R_p) \ $

\ $ D (s) = 1 + s (\ tau_1 + \ tau_2) + s² \ tau_1 \ tau_ {12} = 1 + s / \ omega_0Q + (s / \ omega_0) ^ 2 \ $

con \ $ \ omega_0 = 1 / \ sqrt {L_2C_1} \ $ y \ $ Q = [1 / (R_s + R_p || R_1)] \ sqrt {L_2 / C_1} \ $

\ $ H_1 = \ frac {R_s || R_p} {R_1 + Rs || Rp} \ $ \ $ H_2 = R_p / (R_p + R_1) \ $ \ $ H_ {12} = R_p / (R_p + R_1) \ $ \ $ N (s) = H_0 + s (H_1 \ tau_1 + H_2 \ tau_2) + s ^ 2H_ {12} \ tau_1 \ tau_ {12} \ $

\ $ N (s) = 1 + sR_sC_1 + s ^ 2L_2C_1 \ $

\ $ N (s) = 1 + s / \ omega_0Q_n + (s / \ omega_0) ^ 2 \ $ con \ $ \ omega_0 \ $ igual que arriba y \ $ Q_n = (1 / R_s) \ sqrt { L_2 / C_1} \ $

\ $ H (s) = H_0 \ frac {1 + s / \ omega_0Q_n + (s / \ omega_0) ^ 2} {1 + s / \ omega_0Q + (s / \ omega_0) ^ 2} \ $

Nuevamente, gracias HECHOS! :)

    
respondido por el Verbal Kint

Lea otras preguntas en las etiquetas