RC La respuesta medida del filtro difiere de la función de transferencia calculada

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He creado un filtro RC de primer orden con R = 68 Ohm, C = 5.0 uF, y estoy estudiando la función de transferencia de este filtro. He calculado que la función de transferencia es 1 / (1 + jwRC), según la relación entre la salida y el voltaje de entrada (ver imagen): .

Medí la magnitud y la fase de la forma de onda de salida usando un osciloscopio, y lo dibujé en un diagrama de Bode contra la magnitud y la fase de la función de transferencia anterior, y esto es lo que obtengo:

Al hacer algunas investigaciones, parece que los datos experimentales siguen la curva que es la suma de las funciones del polo de Bode y el cero de Bode. ¿Cómo calculo cuáles son las ecuaciones cero y polo de mi función de transferencia, o cómo modelo la respuesta real que medí?

    
pregunta sidney13

2 respuestas

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Lo que observa es normal e incluso podría tener una respuesta más distorsionada si se aumentara la frecuencia de barrido. Esto se debe a que el condensador (y la resistencia también, pero podemos descuidarlos hasta ahora) albergan términos parásitos. El modelo de CA del capacitor incluye una resistencia de serie equivalente (ESR) anotada \ $ r_C \ $ y una inductancia de serie equivalente si está interesado en la respuesta de frecuencia superior. Para un modelo de baja frecuencia, el siguiente circuito es un buen comienzo:

Usandolos FACTs , puedes determinar la función de transferencia sin escribir una línea de álgebra. Para \ $ s = 0 \ $ la ganancia es 1, luego se desactiva la excitación (reemplace la fuente por un cortocircuito), la constante de tiempo es \ $ \ tau_2 = (r_C + R) C \ $ en la que \ $ R \ $ es su elemento de 68 ohmios. Esto induce un polo ubicado en \ $ \ omega_p = \ frac {1} {(r_C + R) C} \ $. Ahora, lo que ve es el cero contribuido por la conexión en serie de \ $ r_C \ $ y el condensador. Si anula la salida - \ $ V_ {out} = 0 \ $ - la constante de tiempo se convierte en \ $ \ tau_1 = r_CC \ $ con un cero ubicado en \ $ \ omega_z = \ frac {1} {r_CC} \ $. La función de transferencia es, por lo tanto, \ $ H (s) = \ frac {1+ \ frac {s} {\ omega_z}} {1+ \ frac {s} {\ omega_p}} \ $

A baja frecuencia, la magnitud es 1 y la fase 0 °. A medida que aumenta la frecuencia, la magnitud de la función de transferencia disminuye con una pendiente de -1 (20 dB / década) y la fase se desplaza suavemente hacia -90 °. Cuando el cero contribuido por el ESR se activa, rompe la pendiente a 0 y la fase se eleva nuevamente hacia 0 °. Un polo retrasa la fase (-1-pendiente, 90 ° de retardo) mientras que un cero lidera la fase (+ 1-pendiente, 90 ° de avance). Combinar los dos implica lo que has observado. A medida que \ $ s \ $ se aproxima al infinito, terminas con una ganancia igual a \ $ \ frac {r_C} {R + r_C} \ $.

    
respondido por el Verbal Kint
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Para un RC, el polo está en 1 / RC rad / s, o 1 / 2piRC Hz. Estarás haciendo este cálculo durante toda tu carrera, así que lo que debes recordar es:

1K 1uF 160Hz

Ya que son lineales, puedes ajustar cualquiera de los dos ... como arriba, 1 / 15K y 5uF para 15/5 * 160Hz o 480Hz Multiplica por 2pi para obtener rad / s.

    
respondido por el Cristobol Polychronopolis