Filtri Passa Alto Passivi

Sulle procedure d'impiego e sul calcolatore veloce dei componenti e delle curve di risposta.

1) Generalità

Questa pagina nasce per proporre un calcolatore veloce, studiato come file eseguibile VB6 ed identificato con la sigla PAP.exe, per il progetto dei filtri passa alto passivi; progetto comprensivo del calcolo dei componenti e del tracciamento delle curve di risposta in ampiezza e fase.
Per le procedure d'impiego dei filtri passa alto passivi si fa riferimento al testo di p7, in particolare a parte del capitolo 5 che è disponibile cliccando su: Sui filtri passa alto

2)Pannello operativo di PAP.exe

In figura 1 è mostrato il pannello operativo del calcolatore PAP nel quale, tramite una serie di numerazioni in rosso, s'identificano i diversi comandi e presentazioni:

figura 1

1) selettore del numero di cellule passa alto: singola o doppia

2) selettore della struttura: Butterworth o Chebyschev

3) textbox per l'inserimento delle variabili del filtro: fo = frequenza di taglio; R = resistenze di terminazione

4) textbox per l'inserimento variabili di calcolo: Fmax (in Hz) = frequenza massima di calcolo e grafica; s (in Hz) = passo di calcolo

5) label indicatori dei valori calcolati dei componenti il filtro: L in Hy e C in Farad

6) pulsante "Ampiezza" ; avvia il calcolo e la presentazione della risposta in ampiezza ( curva blu )

7) tracciato cartesiano: ascisse su 40 divisioni tra f = 0 e Fmax; ordinate per curva ampiezza da 0 a - 40 dB su 20 divisioni, ordinate per curva di fase su 20 divisioni per 20°/div.

8) pulsante " Fase per cellula" : consente il tracciamento della curva di fase, sempre per una singola cellula, nell'intervallo di frequenza tra 0 e Fmax (curva rossa)

9) pulsante di reset generale su calcoli e curve.
Se non si interviene con reset tutte le curve si sovrappongono, cosa a volte utile per un confronto tra i diversi profili delle curve stesse come avremo modo di vedere in seguito.

Il file eseguibile in VB6 è disponibile al link : PAPexe

3)Esempio di calcolo per filtro passa alto tipo Butterworth ad una cellula

Si voglia calcolare un filtro passa alto con le seguenti caratteristiche:
a) una sola cellula
b) tipo Butterworth
c) frequenza di taglio Fo = 5000 Hz
d) resistenza di terminazione R = 1500 ohm
e) presentazione delle curve tra f = 0 a Fmax = 20000 Hz
f) passo di calcolo S = 1 Hz
I dati impostati e il risultato in termini di calcolo dei componenti L; C del filtro sono mostrati in figura 2:

figura 2
I valori calcolati dei componenti sono:
L = 47.77 mH; C = 10615 pF.
I grafici dell'andamento della tensione in uscita, in ampiezza e fase, in funzione della frequenza, sono mostrati in figura 3:

figura 3

4)Esempio di calcolo per filtro passa alto tipo Butterworth a due cellule

Si voglia calcolare un filtro passa basso con le seguenti caratteristiche:
a) due cellule
b) tipo Butterworth
c) frequenza di taglio Fo = 5000 Hz
d) resistenza di terminazione R = 1500 ohm
e) presentazione delle curve tra f = 0 a Fmax = 20000 Hz
f) passo di calcolo S = 1 Hz
I dati impostati e il risultato in termini di calcolo dei componenti L; C del filtro sono mostrati in figura 2:

figura 4
I valori calcolati dei componenti sono:
L = 47.77 mH; C = 10615 pF. ( L/2 per il valore centrale tra le cellule)
I grafici dell'andamento della tensione in uscita, in ampiezza e fase, in funzione della frequenza, sono mostrati in figura 5 ( il valore della fase è relativo ad una sola cellula ):

figura 5

Possiamo facilmente confrontare il vantaggio in attenuazione della doppia cellula rispetto alla singola ripetendo in sequenza il calcolo che ha portato a figura 3 con il calcolo per figura 5 come mostra figura 6:

figura 6

5)Esempio di calcolo per filtro passa alto tipo Chebyschev ad una cellula

Si voglia calcolare un filtro passa alto con le seguenti caratteristiche:
a) una sola cellula
b) tipo Chebyschev
c) frequenza di taglio Fo = 5000 Hz
d) resistenza di terminazione R = 1500 ohm
e) presentazione delle curve tra f = 0 a Fmax = 20000 Hz
f) passo di calcolo S = 1 Hz
I dati impostati e il risultato in termini di calcolo dei componenti L; C del filtro sono mostrati in figura 7:

figura 7
I valori calcolati dei componenti sono:
L =23.88 mH; C = 21231 pF.
I grafici dell'andamento della tensione in uscita, in ampiezza e fase, in funzione della frequenza, sono mostrati in figura 8:

figura 8

6)Esempio di calcolo per filtro passa alto tipo Chebyschev a due cellule

Si voglia calcolare un filtro passa alto con le seguenti caratteristiche:
a) due cellule
b) tipo Chebyschev
c) frequenza di taglio Fo = 5000 Hz
d) resistenza di terminazione R = 1500 ohm
e) presentazione delle curve tra f = 0 a Fmax = 20000 Hz
f) passo di calcolo S = 1 Hz
I dati impostati e il risultato in termini di calcolo dei componenti L; C del filtro sono mostrati in figura 7:

figura 9
I valori calcolati dei componenti sono:
L = 23.88 mH; C = 21231 pF. ( L/2 per il valore centrale tra le cellule)
I grafici dell'andamento della tensione in uscita, in ampiezza e fase, in funzione della frequenza, sono mostrati in figura 10 ( il valore della fase è relativo ad una sola cellula ):

figura 10

7)Comparazione tra passa alto a due cellule tipo Butterworth e due cellule tipo Chebyschev

Con gli stesi valori di fo; R; Fmax; S, degli esempi precedenti, si confrontano in figura 11 le curve dell'andamento delle tensioni d'uscita dei due filtri:_

figura 11




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