二阶无源和有源滤波器

《二阶无源和有源滤波器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验三二阶无源和有源滤波器实验三二阶无源和有源滤波器一．实验目的1．了解无源滤波器和有源滤波器的种类、基本结构和特性；2．对比研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性；3．学习滤波器网络函数的测量方法。二．实验原理滤波器是一个对输入信号频率具有选择性的双口网络，双口网络的传输函数随输入信号的频率而变化。图3-1双口网络据幅频特性在不同频段所表示的特性，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）四种，如图3-2。图3-2理想滤波器的幅频特性1．低通滤波器(LPF)图3-3为二阶低通滤波器电路原

2、理图。在图3-3（A）的无源低通滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C时，利用相量法分析可得24实验三二阶无源和有源滤波器（A）无源低通滤波器（B）有源低通滤波器图3-3低通滤波器电路原理图在实验装置中，R1=R2=1kW，C1=C2=5600pF，其频率特性图如下。（A）幅频特性（B）相频特性图3-4无源低通滤波器的频率特性图在图3-3（B）的有源低通滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C时，据理想运算放大器的特性，分析可得24实验三二阶无源和有源滤波器（A）幅频特性（B）相频特性图3-5有源低通滤波器的频率特性图在实验装置中，R1=R

3、2=1kW，C1=C2=5600pF，其频率特性图如下。2．高通滤波器(HPF)图3-6为二阶高通滤波器电路原理图。（A）无源高通滤波器（B）有源高通滤波器图3-6高通滤波器电路原理图在图3-6（A）无源高通滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C时，分析可得在实验装置中，R1=R2=1kW，C1=C2=0.047mF，其频率特性图如下。（A）幅频特性（B）相频特性图3-7无源高通滤波器的频率特性图在图3-6（B）的有源高通滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C24实验三二阶无源和有源滤波器时，据理想运算放大器的特性，利用相量法分析可得在实

4、验装置中，R1=R2=1kW，C1=C2=0.047mF，其频率特性图如下。（A）幅频特性（B）相频特性图3-8有源高通滤波器的频率特性图3．带通滤波器(BPF)图3-9为二阶带通滤波器电路原理图。（A）无源带通滤波器（B）有源带通滤波器图3-9带通滤波器电路原理图在图3-9（A）无源带通滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C时，分析可得24实验三二阶无源和有源滤波器在实验装置中，R1=R2=1kW，C1=C2=3300pF，其频率特性图如下。图3-10无源带通滤波器的频率特性图（A）幅频特性（B）相频特性在图3-9（B）有源带通滤波器中，

5、R1=R2=R，C1=C2=C时，分析可得在实验装置中，R1=R2=1kW，C1=C2=3300pF，其频率特性图如下。（A）幅频特性（B）相频特性图3-11有源带通滤波器的频率特性图4．带阻滤波器(BEF)图3-12为带阻滤波器电路原理图。24实验三二阶无源和有源滤波器（A）无源带阻滤波器（B）有源带阻滤波器图3-12带阻滤波器电路原理图在图3-12（A）无源带阻滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C时，分析可得经仿真分析，其频率特性分别如图3-13所示。图3-14有源带阻滤波器的幅频、相频特性图3-13无源带阻滤波器的幅频、相频特性在图

6、3-12（B）有源带阻滤波器中，R1=R2=R，R3=R/2，C1=C2=C时，分析可得经仿真分析，其频率特性分别如图3-14所示。一．实验内容与步骤24实验三二阶无源和有源滤波器滤波器模块在实验装置中的布局如图3-15所示。图3-15滤波器模块在实验装置中的布局（一）扫频源法----定性观测滤波器的幅频特性1．李沙育图形法观测滤波器的幅频特性按图3-16连接实验线路。单片机低频信号发生器输出的扫频电压（锯齿波）通过内部连线输入到扫频源，将锯齿波扫频电压作为示波器的X输入（CH1）；将扫频源输出的正弦波扫频信号作为待测滤波器的输入信号，滤波器

7、的输出端连接到检波器的输入端，经检波器检波后的输出信号作为示波器的Y输入（CH2）。图3-16李沙育图形法测试滤波器幅频特性实验装置中各实验模块的设置：（1）单片机低频信号发生器：按下电源开关S8；波形选择：“锯齿波”，为扫频源提供控制电压，使扫频源输出频率连续线性变化、但幅度不变的正弦波。（2）扫频源：按下电源开关S7；观测不同的滤波器的幅频特性时应选择相应的扫频段，才能达到较好的效果。作为参考，可按如下对应关系选择扫频段：24实验三二阶无源和有源滤波器低通滤波器：扫频段4或扫频段5；高通滤波器：扫频段7或扫频段6；带通滤波器：同时选取择扫

8、频段2和扫频段6；带阻滤波器：同时选取择扫频段2和扫频段6。（3）滤波器：按下电源开关S11。（4）检波器：检波器将滤波器输出信号的外包络检出，以获得较好的曲线显示