KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 30.
Podczas zdejmowania charakterystyki pasma przenoszenia filtrów wyniki zanotowano w poniższej tabeli. Jakiego rodzaju filtr był badany, jeżeli napięcie wejściowe wynosiło 2 V?
Ilustracja przedstawia tabelę z wynikami pomiarów charakterystyki pasma przenoszenia filtra.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Filtr górnoprzepustowy tłumi sygnały o niskiej częstotliwości, a wraz ze wzrostem częstotliwości przenosi je coraz lepiej. Przy Uwe = 2 V w tabeli Uwy powinno być małe dla małych f i zbliżać się do ok. 2 V dla dużych f. Taki przebieg odpowiada filtrowi górnoprzepustowemu.

Pełne wyjaśnienie:

Rozpoznanie typu filtru wykonuje się przez analizę, jak zmienia się napięcie wyjściowe w funkcji częstotliwości przy stałym napięciu wejściowym (tu: 2 V). Kluczowe jest porównanie zachowania układu dla niskich i wysokich częstotliwości.

Dla filtru górnoprzepustowego charakterystyczne jest to, że:

  • dla niskich częstotliwości sygnał jest silnie tłumiony (Uwy wyraźnie mniejsze od Uwe),
  • dla wysokich częstotliwości tłumienie maleje i Uwy zbliża się do Uwe (w praktyce do wartości bliskiej 2 V, zależnie od strat i obciążenia).

Jeżeli w tabeli pomiarowej widać trend: małe Uwy przy małych f oraz Uwy rosnące i stabilizujące się blisko 2 V przy dużych f, to odpowiada to właśnie filtrowi górnoprzepustowemu.

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do takiej charakterystyki:

  • "Dolnoprzepustowy." byłby odwrotnością: dla małych częstotliwości Uwy byłoby zbliżone do 2 V, a dla wysokich częstotliwości spadałoby (tłumienie rośnie z częstotliwością).
  • "Środkowoprzepustowy." (pasmowoprzepustowy) miałby maksimum przenoszenia w pewnym zakresie pośrednim, natomiast na obu krańcach (bardzo niskie i bardzo wysokie f) Uwy byłoby mniejsze.
  • "Środkowozaporowy." (pasmowozaporowy) tłumiłby pewien zakres pośredni, a na niskich i wysokich częstotliwościach przenosiłby lepiej (Uwy większe na krańcach, mniejsze w "dołku").

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze porównuj Uwy do Uwe. Przy Uwe = 2 V łatwo ocenić, czy układ "przepuszcza" dane częstotliwości (Uwy ≈ 2 V) czy je tłumi (Uwy znacznie mniejsze). Najpierw oceń zachowanie na krańcach tabeli (najmniejsze i największe f), dopiero potem analizuj środek pasma.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Filtr górnoprzepustowy to układ, który tłumi niskie częstotliwości, a przepuszcza wysokie. W praktyce oznacza to, że dla małych częstotliwości napięcie wyjściowe jest małe, a wraz ze wzrostem częstotliwości rośnie i zbliża się do napięcia wejściowego.
Sprawdź skrajne częstotliwości. Jeśli dla najmniejszych częstotliwości Uwy jest wyraźnie mniejsze od Uwe, a dla największych częstotliwości Uwy rośnie i jest bliskie Uwe, to charakterystyka odpowiada filtrowi górnoprzepustowemu.
Podanie Uwe ułatwia interpretację wyników, bo możesz porównać poziom przenoszenia. Gdy układ przepuszcza częstotliwość, zwykle obserwuje się Uwy zbliżone do Uwe (tu: ok. 2 V). Gdy tłumi, Uwy jest znacząco mniejsze.
Filtr dolnoprzepustowy przepuszcza niskie częstotliwości i tłumi wysokie, a filtr górnoprzepustowy działa odwrotnie: tłumi niskie i przepuszcza wysokie. W tabeli widać to po tym, czy Uwy jest większe na początku czy na końcu zakresu częstotliwości.
Filtr środkowoprzepustowy (pasmowoprzepustowy) przepuszcza tylko pewien zakres pośrednich częstotliwości. W danych pomiarowych Uwy rośnie do maksimum w środku pasma, a następnie spada; na bardzo niskich i bardzo wysokich częstotliwościach przenoszenie jest słabsze.
Filtr środkowozaporowy (pasmowozaporowy) tłumi wybrany zakres częstotliwości, a poza nim przenosi sygnał lepiej. W tabeli Uwy jest relatywnie większe dla niskich i wysokich częstotliwości, natomiast w pewnym zakresie pośrednim pojawia się wyraźny "dołek" (minimum).
Nie zawsze. Do samej identyfikacji typu filtru często wystarczy ogólny trend Uwy(f): czy rośnie, maleje, ma maksimum w środku czy minimum w środku. Częstotliwość graniczna jest potrzebna, gdy pytanie wymaga wyznaczenia punktu przejścia między pasmem tłumienia i przenoszenia.
Częste błędy to: zbyt duże obciążenie wyjścia (wpływ impedancji miernika/oscyloskopu), zmiana amplitudy generatora wraz z częstotliwością, złe połączenia masy, niewłaściwy zakres miernika dla AC oraz pomiar w punkcie, gdzie pojawia się przesterowanie. To może zmieniać Uwy niezależnie od filtru.
Typowo używa się generatora funkcyjnego (ustawiana częstotliwość i amplituda) oraz oscyloskopu lub miernika True RMS do odczytu Uwe i Uwy. Dla szybkiej analizy bywa stosowany analizator widma lub funkcja Bode w niektórych oscyloskopach.
Najpierw sprawdź, czy Uwe jest stałe w treści zadania lub w opisie pomiaru. Jeśli nie, oceniaj kształt zależności (rośnie/maleje/dołek/szczyt) i szukaj wartości skrajnych. Gdy Uwe nie jest znane, nie da się rzetelnie ocenić wzmocnienia, ale typ filtru często nadal da się rozpoznać.
info

Statystycznie 50% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że filtr górnoprzepustowy tłumi sygnały o niskiej częstotliwości, a wraz ze wzrostem częstotliwości przenosi je coraz lepiej.

Źródła:

  • Wikipedia: High-pass filter — https://en.wikipedia.org/wiki/High-pass_filter (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: Low-pass filter — https://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: Band-pass filter — https://en.wikipedia.org/wiki/Band-pass_filter (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw elektroniki: filtry RC/LC i charakterystyki częstotliwościowe
  • Instrukcje stanowiskowe do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych (generator + oscyloskop/miernik)
  • Materiały kursowe z analizy sygnałów: pojęcie pasma i tłumienia

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego