带通滤波器实验指导书

《带通滤波器实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验指导书有源滤波电路——带通滤波器一、实验目的1．掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。2．用Pspice仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。3．根据给定的带通滤波器结构和元件，分析三种不同中心频率的带通滤波器电路的工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。4．实现给定方波波形的分解和合成。二、原理说明滤波器是一种二端口网络，它的作用是允许某频率范围的信号通过，滤掉或抑制其他频率的信号。允许通过的信号频率范围称为通带，其余信号的频率范围称

2、为阻带。许多通过电信号进行通信的设备，如电话、收音机、电视和卫星等都需要使用滤波器。严格的说，实际的滤波器并不能完全滤掉所选频率的信号，只能衰减信号。无源滤波器通常由RLC元件组成，一般采取多节T型或p型结构，制造难，成本高，特别是电感元件的重量和体积都很大。用RC元件与运放集成块构成的有源滤波器，不用电感线圈，因此广泛用于工程电路。此外，运放的开环电压增益很大，输入阻抗高，输出阻抗低，组成的滤波器有一定的放大、隔离和缓冲作用。相比于无源滤波器，有源滤波器有许多优点：可以按要求灵活设置增益，并且无论输出端是否带载，滤

3、波特性不变，这也是有源滤波较无源滤波得到更广泛应用的原因。1.带通滤波器电路图1所示为一个无限增益多路反馈带通滤波器电路，传递函数为：其中各系数为：11实验指导书图1表征带通滤波器性质的重要参数有三个，分别是：：中心频率，也即谐振频率，带通滤波器在中心频率处转移函数的幅值最大；：带宽，定义为两个截止频率之差；截止频率wc的定义为：转移函数的幅值由最大值下降为最大值的1/时的频率，即。：品质因数，定义为中心频率与带宽之比。带通滤波器的增益Kp：定义为传递函数在中心频率处的幅值增益。三个带通滤波器设计为：Kp=4，Q=5

4、，中心频率分别为：1kHz、3kHz、5kHz，对应各元件参数为：C=0.01mF，R1=20kW，R2=1.8kW，R3=160kW。C=0.01mF，R1=6.8kW，R2=0.56kW，R3=56kW。C=0.01mF，R1=3.9kW，R2=0.36kW，R3=33kW。2.反相加法器图2反相加法器电路如图2所示，输出为：11实验指导书3.同相放大器图3同相放大器电路如图3所示，输出为：4.运放模块图4运放是一种由电阻、晶体管、电容和二极管等组成的有源电路元件。运放集成电路有多种封装形式，LF356是八脚双列

5、直插封装，如图4(a)所示。图4(b)是运放的电路符号。5个重要的引脚分别为：1.反相输入端，引脚2；2.同相输入端，引脚3；3.输出端，引脚6；4.正电源端，引脚7；5.负电源端，引脚4。三、实验任务实验任务包括两大部分，首先利用PSpice软件进行仿真实验（任务1、2），然后进行操作实验（任务3、4和5）。1．利用PSpice软件，对给出的三个带通滤波器的工作特性进行仿真分析。输入信号选择幅值为1V，f=1KHz的方波电压。观察一个方波信号分别通过三个带通滤波器后，波形和谐波成分的变化。2．利用PSpice软件进

6、行仿真分析，计算正弦信号分别通过三个带通滤波器时的幅频特性。3．使用Um=1V，f=1KHz的方波电压信号源输出，连接到动态电路板的输入端，将激励源和带11实验指导书通滤波器的输出端分别连至示波器的两个输入口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上同时观察到激励与响应的变化规律。分别选择三个不同中心频率的带通滤波器，观察并记录此时的输出信号的变化；对滤波后的信号分别作fft分析，观察信号中谐波成分的变化情况。1．使用Um=1V，f=1KHz的方波电压信号源输出，将三个带通滤波器的输出连接到反相加法器的输入端，观察并记录反相

7、加法器输出端信号，并对此信号分别作fft分析，观察信号中谐波成分的变化情况。2．使用正弦电压信号源输出，绘制中心频率为1KHz、3KHz、5KHz带通滤波器的幅频特性图。3．**将可调电阻接入反相加法器的反馈回路，定性地观察当此电阻变化时，加法器输出信号的变化（输出饱和现象）。四、实验设备1．信号源；2．动态实验单元——滤波器组件；3．示波器。五、预习思考及注意事项1．了解有源选频电路的基本原理及工作特性。2．学习和了解PSpice软件的使用方法。3．实验前，熟读双踪示波器使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关、

8、旋钮的操作与调节。六、报告要求在仿真实验中：1.分析激励信号为方波时，三个带通滤波器的输出信号及其fft分析结果及三个输出信号相加后的波形和fft分析结果。2.分析激励信号为正弦时，三个带通滤波器的幅频特性曲线。在操作实验中：1．记录原始波形分别通过三个带通滤波器后，波形和谐波成分的变化；2．记录三个带通滤波器的输出波形通过反相加法器后的波形和