带通滤波器实验指导书new

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1、实验指导书目录综合实验1有源滤波电路——带通滤波器………………………………………………..1PSpice仿真参考………………………………………………………………………………7实验线路板介绍……………………………………………………………………………….111实验指导书综合实验1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

2、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π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

3、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：KBspHs()=22sB++sω021211R3其中各系数为：BK==+=,(ω),−02pRCRRCR2R313212实验指导书CCR3R1−++vSR2vo−图1表征带通滤波器性质的重要参数有三个，分别是：1ω=，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；0RCRβωω=−=21，带宽，定义为两个截止

4、频率之差；截止频率ωc的定义为：转移函数的幅值由最L1大值下降为最大值的1/2时的频率，即Hj()ω=H。cmax2ωωL100Q===，品质因数，定义为中心频率与带宽之比。βωRCR0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，中心频率分别为：1kHz，3kHz，5kHz，对应各元件参数为：C=0.01μF，R1=20kΩ，R2=1.8kΩ，R3=160kΩ。C=0.01μF，R1=6.8kΩ，R2=0.56kΩ，R3=56kΩ。C=0.01μF，R1=3.9kΩ，R2=0.36kΩ，R3=33kΩ。2.反相加法器R1Rfv1R2

5、v2−R3++v3vo−图2RRRfff反相加法器电路如图2所示，输出为：vv=−()+v+vo123RRR1233实验指导书3.同相放大器++−+vinvoRRf−−图3Rf同相放大器电路如图3所示，输出为：vv=+(1)oinR4.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PS

6、pice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。4实验指导书2．利用PSpice软件进行仿真分析，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B应的变化规律。分别选择三个不同中心频率的带通滤

7、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。4．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。5．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。6．选做内容：将可调电阻接入反相加法器的反馈回路，定性地观察当