¿Por qué este diseño LPF pasa frecuencias por encima de la resonancia en tales magnitudes?

Ha pasado un tiempo desde que trabajé con filtrado, así que decidí simular un circuito para ver qué se me había olvidado. Usé MultiSim para mis simulaciones de circuitos, pero presentaré el diseño usando la herramienta esquemática en Stack Exchange. Diseñé un RC LPF como este:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Inserté la fuente de alimentación de CA como fuente de ruido eléctrico; esta fuente es un suministro RMS, por lo que las oscilaciones de 1 V RMS son en realidad alrededor de 1,4 V. Aquí está la gráfica de solo el voltaje de ruido.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La frecuencia de resonancia de esta red RC es de 5kHz. Como tal, pensé que la mayor parte de la señal de 10 kHz debería atenuarse. Para asegurarme, realicé un barrido de frecuencia en Multisim para verificar mis predicciones.

ingrese la descripción de la imagen aquí

me pareció bien Deberíamos esperar aproximadamente -7,24 dB a 10 kHz (que es aproximadamente 0,188*voltaje de ruido = 0,188*1,4 = 263 mV). Es decir, esperaba que el voltaje de salida variara de 12V +- 263mV.

Esto es lo que vi cuando ejecuté un análisis transitorio en el circuito. Configuré un desplazamiento de -12 V CC en la fuente de voltaje sinusoidal para que la gráfica mostrara solo el componente de ruido.

ingrese la descripción de la imagen aquí

De hecho, estamos viendo fluctuaciones de 607 mV en la salida; esto es alrededor del 43% de la amplitud total disponible antes del LPF. La atenuación es alta como se esperaba, pero no tan alta como pensaba que sería.

Debo estar perdiendo algo aquí. ¿Algunas ideas?

Como un aparte técnico, un filtro de un solo polo no tiene una frecuencia "resonante", simplemente tiene una frecuencia de "esquina", en la que las impedancias de la resistencia y el condensador son iguales en magnitud, dando una caída de potencia de 3dB en la salida
Veo. Lo recuerdo ahora que lo mencionas. Supongo que solo el filtro de paso de banda/rechazo (y similares) resonaría. Sin embargo, ponerlo de esa manera es un poco confuso. Si la impedancia de las dos cargas es equivalente (pensando en el divisor de voltaje), ¿no esperaría que Vout fuera la mitad del suministro? (suponiendo que no haya resistencia interna en el suministro). Quizás el hecho de que el capacitor no sea una carga puramente resistiva entre en juego aquí, lo que atenúa el suministro en 0.707 en lugar de 0.5.
Sí, el condensador es una impedancia puramente reactiva, por lo que tiene una relación de fase de 90 grados con la resistencia. El vector suma tiene una magnitud de 1.414x cualquiera de los dos solos.

Respuestas (1)

Creo que su cálculo de la atenuación es incorrecto. Una ganancia de -7,24 dB corresponde a una atenuación de 10^(-7,24/20) = 0,43. Eso implica que la sinusoide de 1,4 voltios debería aparecer con una amplitud de 0,6 [V], que coincide con su simulación.

Recuerde que la ganancia de voltaje en dB viene dada por GRAMO V = 20 registro ⁡ ( GRAMO ) . Parece que estás usando la fórmula para la ganancia de potencia , dada por GRAMO PAG = 10 registro ⁡ ( GRAMO ) .

Gracias por señalarlo. Estaba usando incorrectamente la conversión de dB. En realidad, estaba calculando la potencia en dB (10log .. ). ¡Gracias!
¿Por qué este diseño LPF pasa frecuencias por encima de la resonancia en tales magnitudes?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v