RC členy - Wienův článek

Patří mezi složitější RC členy, jsou složeny ze 2 rezistorů a kondenzátorů. Vlastně tvoří pásmovou propust RC, která vznikla složením dolní a horní propusti RC.

Charakteristické vlastnosti Wienova článku:

Oproti jednoduchým RC členům dochází při mezním kmitočtu k většímu poklesu zisku - cca na 1/3 vstupního napětí, tj.  A_U = -9,5 dB. Fázový posun je v tomto okamžiku 0°. Tento stav se považuje za nejoptimálnější. Oba rezistory mají stejný odpor a kondenzátory stejnou kapacitu. Násobek n = 1. Na obě strany přenos klesá o -20 dB / dekádu. Body, které vyznačují přenos A_U = -3 dB, určují šířku pásma filtru. Úpravu přenosu lze provést  změnou hodnot označených součástek n-násobkem. Lze zmenšit pokles zisku při mezním kmitočtu, ovšem za cenu rozšíření pásma filtru. Zúžení pásma je je "zaplaceno" vysokým úbytkem zisku.

Vztah pro určení mezního kmitočtu pro danou propust:

                   1

f_M = ———————

            2 . π . R . C

Šířku pásma lze odvodit:

šířka pásma - B = (2 + n^-1) . f_M

Dekáda - kmitočet 10x vyšší nebo 10x nižší, než výchozí.

Současně se změnou zisku se posouvá výstupní napětí oproti vstupnímu. Tento posun se nazývá fázový a označuje se φ. Udává se ve °. Pro kmitočty < f_M se Wienův článek projevuje jako horní propust  - výstupní napětí předbíhá vstupní - fázový posun se zmenšuje a blíží se k 0°. Proto má úhel φ kladnou hodnotu. Při kmitočtech > f_M se článek chová jako dolní propust a fázový posun se zvětšuje - výstupní napětí se zpožďuje. Proto má úhel φ zápornou hodnotu.

Výpočet zisku: (udává se v -dB)

                        U_IN

A_U = 20 . log ———   [dB]

                       U_OUT

Schéma zapojení:

Článek tvoří kombinace horním a dolní propusti RC. Označené součástky mohou změnit vlastnosti filtru.

Generátor signálu by měl mít výstupní odpor do 1 kΩ.

Rezistor dosazujeme min. 10³ Ω.

Kondenzátor dopočítáme podle požadovaného kmitočtu.

Kmitočtová charakteristika: (praktické měření)

Při násobku n = 1 dochází podle předpokladu k maximálnímu přenosu AU = -9,5 dB. Šířku pásma určuje pokles zisku o -3 dB. Od těchto kmitočtů klesá přenos o cca - 19 dB / dekádu na obě strany. Kmitočtová charakteristika je symetrická.

Fázový posun: (praktické měření)

Je patrné, že naměřený úhel φ odpovídá předpokladu.

Při mezním kmitočtu je fázový posun 0°.

Od nejnižších kmitočtů - vliv horní propusti - se φ z 90° blíží k 0. Při dalším zvyšování kmitočtu se projevuje vliv dolní propusti - dochází ke zpožďování signálu na výstupu filtru. Úhel φ se zvětšuje k hodnotě -90°.

Odlišnosti naměřených hodnot od předpokládaných jsou i zde většinou způsobeny chybou pozorovatele - odečítání z měřicích přístrojů, hlavně osciloskopů, a následné výpočty. Rovněž nelze zanedbat rozdílnou impedanci spojovacích vodičů.

zpět