有源滤波器的设计与调试课件.ppt

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1、实验八有源滤波器的设计与调试一、实验目的1．进一步理解有源滤波器的工作原理;2．学习几种有源滤波器的设计方法;3.学习几种有源滤波器的调测方法和步骤。二、实验原理滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种：①无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成②有源滤波器:一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达

2、到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。从功能来上有源滤波器分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、全通滤波器（APF）。其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。本实验

3、介绍二阶有源低通滤波器和二阶有源高通滤波器的一般设计与调试。（1）二阶有源低通滤波器（二阶压控电压源LPF）低通滤波器的特点是使低频信号（或直流成分通过、抑制或衰减高频信号，主要用于削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声信号，例如整流电路中的滤波电路。该滤波器有如下的关系式：通带电压放大倍数：通带截止频率：典型的二阶有源低通滤波器电路如图8-1(a)所示：电路的选频特性基本上取决于RC网络，电路还兼有同相放大功能，调节RF、Rf即可调节电路增益。由于运算放大器在同相工作时输入端有较高的共模电压，故应选用共模输入电压较高的运算放大器。10k10k0.

4、1u0.1u10k10k该电路特点是在组件前加了二阶RC低通网络，在阻带区能提供-40dB/十倍频程的衰减，其幅频特性如图8-1(b)所示：(a)电路(b)幅频特性图8-1二阶有源低通滤波器电路及其幅频特性（2）二阶有源高通滤波器（二阶压控电压源HPF）高通滤波器用于通过高频信号，抑制或衰减低频信号（或直流成分）。将图8-1(a)中的R与C互换，即成为二阶有源高通滤波器电路，如图8-2(a)所示。它能在阻带区提供40dB/十倍频程的正斜率，其幅频特性如图8-2(b)所示。在二阶有源高通滤波器中，有如下关系式：通常取C1=C2=C,通带放大倍

5、数：通带截止频率：图8-2二阶有源高通滤波器电路（a）及其幅频特性(b)10k10k10k10k0.1u0.1u实验内容及步骤：1.首先将放大器调零;2.按试验电路图接线路,注意以下几点:模拟电路实验箱的用法双电源的连接：电路元件的连接：电路的输入：电路的输出：三、实验内容及步骤1．按预习要求中的（3）或（4）项中的设计数据画出实验电路图。2．按照所设计的实验电路图在实验箱上进行接插。按要求连接正、负电源，并用数字式万用表调节Vcc=±12V。3．接通电源，使输入端Vi=0（对地短路），调节RP，对运放进行调零（Vo=0）。4．送入Vi

6、=1V的交流正弦信号，在20Hz～200kHz范围内改变信号源频率。用示波器监视输出波形，用交流毫伏表测量输出电压Vo(注意：在fo附近多测一些点，改变信号源频率时要保持Vi不变)。观察电路是否具有高通特性或低通特性，并记录相应的频率及输出电压幅值。以次绘制出电路的幅频特性。测出的数据请填入以下表格：表8-1和表8-2表8-1低通滤波器幅频特性数据Vi（v）f（Hz）5103060100150200250300350400500VO（v）表8-2高通滤波器幅频特性数据Vi（v）f（Hz）10205010012015018020025030035

7、0400VO（v）5．参照上述实验原理和步骤，查资料自行设计一带阻滤波器，要求画出实验电路图，自拟实验步骤和表格，实际测出电路中心频率，同时以实测中心频率为中心，测量并画出电路的幅频特性。图8-3带通滤波器