Simulacija realizovanih filtara

Kolo prikazano na slici realizuje filtar propusnik opsega sa ω₀ = 0.2x10⁶ rad/s i Q = 5.5.

Simuliraćemo ovo kolo korišćenjem programa Electronics Workbench i na taj način provjeriti njegove performanse sa stanovišta funkcionisanja ovog kola kao analognog filtra.

1. Odredimo najprije frekvencijsku karakteristiku ovog kola. Iz menija Analysis biramo opciju AC Frequency.

Analiziraćemo kolo u opsegu frekvencija od 1kHz do 1MHz, sa izračunavanjem frekvencijskog odziva u 1000 tačaka po dekadi. Izabraćemo da ordinata (vertikalna skala) ima logaritamsku razmjeru. Konačno, specificiramo izlazni čvor.

2. Proučićemo sada promjenu parametara filtra kao posljedicu promjene vrijednosti nekog od elemenata kola. U meniju Analysis biramo Parameter Sweep.

Proučićemo efekte promjene vrijednosti kondenzatora C1 na frekvencijsku karakteristiku kola. Za ovaj slučaj mijenjaćemo linearno vrijednost kondenzatora od 40nF do 60nF sa korakom od 5nF i za svaku od tih vrijednosti kolo se analizira u frekvencijskom domenu (u grupi opcija Sweep for: izabrati AC Frequency Analysis.

3. Konačno, analiziraćemo osjetljivost izlaznog napona (funkcije prenosa) u ovom kolu na promjene vrijednosti elemenata kola. Iz menija Analysis biramo Sensitivity.

Analiziraćemo osjetljivost napona (Voltage) u izlaznom čvoru i u opsegu frekvencija u kojem smo analizirali frekvencijski odziv kola na promjene vrijednosti kondenzatora C1.

Na osnovu dobijenih rezultata simulacije odgovoriti na sledeća pitanja:

1. Kolika je centralna frekvencija ovog filtra?
2. Koliki je njegov propusni opseg?
3. Kojom brzinom raste slabljenje filtra van propusnog opsega?
4. Kako se mijenjaju parametri filtra (centralna frekvencija, Q faktor i propusni opseg) sa promjenom vrijednosti kondenzatora C1?
5. Kako se mijenja osjetljivost izlaznog napona na promjene vrijednosti kondenzatora C1 u funkciji frekvencije? Objasniti! (Napomena: Vidjeti predavanja - Osjetljivost funkcije prenosa)

Izvršiti simulaciju u frekvencijskom domenu aktivnog filtra sa naponom kontrolisanim naponskim izvorom (idealnim naponskim pojačavačem) prikazanog na slici. Za izlazni čvor uzeti čvor 4. Zatim odgovoriti na sledeća pitanja:

1. Kakav filtar je realizovan ovim kolom?
2. Odrediti parametre ovog filtra: karakteristične frekvencije, propusni opseg, brzinu rasta slabljenja van propusnog opsega.
3. Simulirati kolo za vrijednosti otpornika R1 od 0.8kΩ do 1.2kΩ, sa korakom 0.1kΩ. Kako promjena otpornika utiče na promjene parametara filtra?
4. Simulirati kolo za vrijednosti pojačanja idealnog naponskog pojačavača od 1.2 do 2, sa korakom 0.2. Kako promjene pojačanja utiču na promjene parametara filtra?
5. Odrediti osjetljivost izlaznog napona na promjene vrijednosti kondenzatora C1 u funkciji frekvencije. Komentarisati.