ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
1
ANALOG FİLTRELEME DENEYİ
Ölçme ve telekomünikasyon tekniğinde sık sık belirli frekans bağımlılıkları olan devreler
gereklidir. Genellikle belirli bir frekans bandının iletimi ve bir diğerinin bastırılması gerekir.
Bir filtre devresi, belli bir frekans bandını geçirerek ve bu frekansın dışındakileri zayıflatmak
amacı ile geliştirilmiş, aktif veya pasif bir devredir.
*Pasif filtre devreleri; direnç, self ve kapasitif elemanlar içerir.
*Aktif filtreler ise bunlara ilaveten transistor veya opamp gibi aktif devre elemanları
içerirler.
*Aktif filtrelerde self elemanı kullanılmaz.
*Aktif filtreler, pasif filtrelere nazaran birçok üstünlük içerirler. Örneğin filtrenin geçirgen
olduğu frekanslarda bir zayıflatma olmaz. Bu filtrelerde giriş empedansı çok yüksek, çıkış
empedansı ise çok düşüktür.
* Opampın band genişliği sınırlı olduğundan bazı frekanslarda filtreleme işlemi yapmak
mümkün değildir.
*Bir süzgecin en önemli özelliklerinden birisi, süzgecin geçiş ve durma bandındaki kazanç
değerleridir. Kazanç basit olarak çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranıdır.
Kazanç(Av) değeri 1’den büyük ise çıkış sinyali giriş sinyalinden büyüktür. Kazanç(Av)
değeri 1’den küçük ise çıkış sinyali giriş sinyalinden küçüktür. Durma bandındaki kazanç çok
küçük olabildiğinden desibel (db) cinsinden ifade edilir
Süzgeçler kazanç eğrilerinin karakteristik özelliklerine göre Butterworth süzgeç,
Chebyshev süzgeç, Eliptik süzgeç (Cauer süzgeç) olarak sınıflandırılabilir.
Çeşitli derecelerde aktif filtre yapmak mümkündür. Filtreler geçirgen oldukları frekans
bandına göre alçak geçiren, yüksek geçiren, band geçiren ve band (selektif)durduran
filtre olarak ayrılabilir.
Kazanç Eğrilerinin Karakteristik Özelliklerine Göre Filtreler
1. Butterworth süzgeç
Geçiş bandında ve durdurma bandında dalgalanma yoktur. Fonksiyon tekdüze olarak
azalır. Butterworth süzgeç diğer süzgeçlerden farklı olarak, derecesi arttığında durma
bandındaki sert düşüş dışında frekans genlik eğrisinde şeklini korur. Butterworth süzgeç,
Chebyshev ve Eliptik süzgeçlere göre daha geniş geçiş bölgesine (transition region) sahip
olduğundan, durma bandı özelliklerinin doğru olarak uygulanabilmesi için yüksek derecelere
ihtiyaç duyar. Chebyshev ve Eliptik süzgeçlere göre daha doğrusal bir frekans tepkisine
sahiptir.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
2
Şekil 1. Butterworth süzgeçin değişen derecelere göre kazanç frekans grafiği
2. Chebyshev süzgeç
Geçirme bandı Butterworth süzgece göre daha dardır ve geçirme (veya durdurma)
bandında dalgacıklar vardır. Chebyshev süzgeci mevcut dalgacıklar dışında bu özelliği
sayesinde ideal süzgece daha yakındır. Eğer süzgeçte dalgacıklar geçirme bandında ise bu
Chebyshev 1. tipi süzgeçtir. Eğer dalgacıklar durdurma bandında ise Chebyshev 2. tip süzgeç
olarak isimlendirilir. Eğer dalgacıklar her iki bantta ise bu durumda ortaya çıkan süzgece
Eliptik süzgeç denir. Eliptik süzgeçlerin geçiş bandı iki çeşit süzgeçten de daha kısadır.
Dolayısıyla ideale en yakın süzgeçtir. Ancak tasarımı zordur.
Şekil 2. Chebyshev süzgecin kazanç frekans karekteristiği
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
3
3. Eliptik süzgeç (Cauer süzgeç)
Eliptik süzgeç, geçirme ve durma bandında sayıları birbirinden bağımsız olarak
değiştirilebilen, eş dalgacıklar barındıran bir elektronik süzgeç çeşididir. Aynı dereceden
başka bir süzgece göre geçiş bölgesi daha kısadır. Eliptik süzgeç, tanıtılan diğer süzgeçlere bu
dalgacıkların karakteristiklerinin değiştirilmesiyle dönüşebilir. Durma bandındaki dalgacıklar
sıfıra yaklaştığında Chebyshev tip1, geçirme bandındaki dalgacıklar sıfıra yaklaştığında
Chebyshev tip2, her iki banttaki dalgacıklar sıfıra yaklaştığında da Eliptik süzgeç Butterworth
süzgece dönüşebilir.
Şekil 3. Eliptik süzgecin kazanç frekans karakteristiği
Geçirgen Oldukları Frekans Bandına Göre Filtreler
1.Alçak Geçiren Filtre Alçak geçiren filtre, belirli bir köşe frekansının altıdaki frekansları geçiren üstündekileri
ise zayıflatan bir devredir. Köşe frekansına fL denir. fL, aynı zamanda; 0.707 frekansı, -3dB
frekansı veya kesim frekansı olarak ta isimlendirilir.
Şekil 4. AGS’in genlik frekans tepkesi
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
4
2. Yüksek Geçiren Filtre
Yüksek geçiren filtre; belirli bir köşe frekansının yalnız üzerindeki frekansları geçiren,
Altındaki frekansları ise zayıflatan filtre devresidir. Yüksek geçiren filtre, Alçak geçiren
filtrenin simetriğidir.
Şekil 5. YGS’nin genlik frekans tepkesi
3. Band Geçiren Filtre
Band geçiren filtre, belirli bir frekans aralığındaki işaretleri geçiren dışındaki işaretleri ise
geçirmeyen bir filtre devresidir. Merkez (Fc) frekansının her iki yanındaki yarı güç noktaları
arasında bir grup frekansta çalışır. (Filtrenin çıkış geriliminin ve kazancının maksimum
olduğu frekansa Merkez frekansı denir) Bu frekans sınırları dışında frekans zayıflar. En büyük
çıkış gerilimi Merkez frekansında oluşur ve bu nokta tepe noktası olarak adlandırılır.
Şekil 6. BGS’nin genlik frekans tepkesi
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
5
4. Band Durduran Filtre
İstenmeyen veya parazit etkisi yapan işaretlerin devre üzerindeki etkisini azaltmak
veya yok etmek için band söndüren filtreler kullanılmaktadır. Özellikle şehir şebekesinden
dolayı oluşan parazitlerin çeşitli elektronik cihazlarda bozucu etkisini önlemek amacı ile bu
tip filtrelerden yararlanılmaktadır. Band söndüren filtrelere band durduran filtrede
denilmektedir. Band durduran filtrenin fonksiyonu band geçiren filtrenin tersidir. Bu tip bir
filtrede band genişliği içerisindeki belli bir grup frekans hariç, diğer tüm frekansların geçişine
izin verilir.
Şekil 7. BDS’nin genlik frekans tepkesi
DENEYİN YAPILIŞI
Alçak Geçiren Süzgeç Deneyi
1) Şekil 8 deki devreyi kurunuz. Sinyal üretecinin çıkışını tepeden tepeye 5
volta ayarlayıp, sinyal üretecini ve osiloskobu giriş terminaline bağlayınız.
Şekil 8. AGS’in bağlantı şeması
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
6
2) Sinyal üretecinin frekansını 20 Hz ile 20 kHz arasında değiştirerek, çıkış işaretinin
tepeden tepeye genliğini ölçüp, tabloya yazınız.
3) Tablodaki değerleri kullanarak eğrisini çiziniz.
4) Aşağıdaki formülü kullanarak yi hesaplayınız.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
7
Yüksek Geçiren Süzgeç Deneyi
1) Şekil 9’daki devreyi kurunuz. Sinyal üretecinin çıkışını tepeden tepeye 5
volta ayarlayıp, sinyal üretecini ve osiloskobu giriş terminaline bağlayınız.
Şekil 9. YGS’in bağlantı şeması
2) Sinyal üretecinin frekansını 20 Hz ile 20 kHz arasında değiştirerek, çıkış işaretinin
tepeden tepeye genliğini ölçüp, tabloya yazınız.
3) Tablodaki değerleri kullanarak eğrisini çiziniz.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
8
4) Aşağıdaki formülü kullanarak yi hesaplayınız.
Band Geçiren Filtre
1) Şekil 8’deki ve Şekil 9’daki devreyi birbirine seri bağlayarak devreyi kurunuz.
Sinyal üretecinin çıkışını tepeden tepeye 5 volta ayarlayıp, sinyal üretecini ve osiloskobu
giriş terminaline bağlayınız.
Şekil 10. Band Geçiren Süzgeç
2) Sinyal üretecinin frekansını 20 Hz ile 20 kHz arasında değiştirerek, çıkış işaretinin
tepeden tepeye genliğini ölçüp, tabloya yazınız.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
9
3) Tablodaki değerleri kullanarak eğrisini çiziniz.
4) Aşağıdaki formülü kullanarak band genişliğini (BG= ) hesaplayınız.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
10
Band Durduran Süzgeç Deneyi
1) Şekil 8’deki ve Şekil 9’daki devreyi birbirine paralel bağlayarak devreyi
kurunuz. Sinyal üretecinin çıkışını tepeden tepeye 5 volta ayarlayıp, sinyal üretecini ve
osiloskobu giriş terminaline bağlayınız.
Şekil 11. Band Durduran Süzgeç
2) Sinyal üretecinin frekansını 20 Hz ile 20 kHz arasında değiştirerek, çıkış işaretinin
tepeden tepeye genliğini ölçüp, tabloya yazınız.
3) Tablodaki değerleri kullanarak eğrisini çiziniz.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İLETİŞİM LABORATUARI
11
4) Aşağıdaki formülü kullanarak band genişliğini (BG= ) hesaplayınız.