有源滤波器.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流有源滤波器.精品文档.实验十一 有源滤波器一、实验目的1、 掌握有源滤波器的构成及其特性。2、 学习有源滤波器幅频特性的测量方法。二、实验仪器1、双踪示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、交流毫伏表 5、直流电源。三、实验原理及测量方法有源滤波器又称作有源选频电路，通常用集成运放和电阻，电容网络结构。它的作用是让指定频段信号通过，而将其余频段信号加以抑制或大幅度衰减。分低通、高通、带通、带阻等电路。1、低通滤波电路低通滤波器是指通过低频而抑制高频信号的滤波器，如图1所示为二阶低通滤波器。图1低通滤波器传输函数 根据上式可知，当Q取不同值，可使电路的频率特性具有不同的特点。一般Q取0.7即可。2、 高通滤波器高通滤波器的功能是使频率高于某一数值（如）的信号通过，而低于的信号不能通过。图2电路为二阶高通滤波器。图2高通滤波器其频率特性为：3、 带通滤波器带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器构成，也可以直接由集成运放外加RC网络构成，不同的构成方法，其滤波特性也不同。带通滤波器的功能是让指定频段内的信号通过，而衰减其他频段的信号。4、 带阻滤波器带阻滤波器又称陷波器，它衰减指定频段的信号，而让其它频段的信号通过。带阻滤波器可由低通电路和高通电路构成，也可由集成运放外加RC网络构成。常用的带阻滤波器是由双T网络构成，如图3所示。图3带阻滤波器其频率特性为： 阻带宽度四、实验内容及步骤1、 低通滤波器连接图1实验电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V的正弦信号，改变输入信号的频率，用交流毫伏表测出输出电压值Uo，并记录有表格中，从而测出电路的幅频特性。在测量过程中，要保持输入电压不变。2、 高通滤波器按照实验内容1的测量方法，测量图2高通滤波器的幅频特性。3、 带阻滤波器测量图3带阻滤波器的幅频特性，并测出电路的中心频率和通频带。五、实验结果及分析1、低通滤波器连接图1实验电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V的正弦信号。保持输入电压不变，改变输入信号的频率，测得电路的幅频特性曲线如下图所示：仿真结果：上限截止频率实验中，用交流毫伏表测出输出电压值Uo如下表所示：f (Hz)5101520253035Uo(V)1.261.201.201.171.020.890.72f (Hz)405060708090100Uo(V)0.600.410.300.220.180.140.11由上表观察可知，电路的上限截止频率理论计算可得上限截止频率实验测试值、仿真测量值与理论计算值对比如下表所示：实验测量值仿真测量值理论计算值3031.7933.86误差计算：实验误差 仿真误差2、 高通滤波器连接图2实验电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V的正弦信号。保持输入电压不变，改变输入信号的频率，测得电路的幅频特性曲线如下图所示：仿真结果：下限截止频率实验中，用交流毫伏表测出输出电压值Uo如下表所示：f (Hz)507090110130150170190Uo(V)0.080.140.230.340.460.580.720.78F (Hz)210220230240250270290310Uo(V)0.810.890.930.960.991.021.051.08f (Hz)330350370390410430Uo(V)1.091.091.111.131.131.13由上表观察可知，电路的下限截止频率理论计算可得下限截止频率实验测试值、仿真测量值与理论计算值对比如下表所示：实验测量值仿真测量值理论计算值210246.35234.05误差计算：实验误差 仿真误差3、 带阻滤波器连接图3实验电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V的正弦信号。保持输入电压不变，改变输入信号的频率，测得电路的幅频特性曲线如下图所示：仿真结果：上限截止频率下限截止频率阻带宽度中心频率实验中，用交流毫伏表测出输出电压值Uo如下表所示：f (Hz)1020304050607080Uo(V)0.680.540.340.120.080.200.280.36F (Hz)90100110120130140160180Uo(V)0.420.460.490.520.550.570.600.62f (Hz)200250300350400450500550Uo(V)0.640.670.690.700.710.720.720.72由上表观察可知：上限截止频率下限截止频率阻带宽度中心频率理论计算可得：中心频率 阻带宽度实验测试值、仿真测量值与理论计算值对比如下表所示：实验测量值仿真测量值理论计算值5050.2249.8090102.9999.60误差计算：实验误差-中心频率阻带宽度 仿真误差-中心频率阻带宽度4、 带通滤波器要求：设计中心频率300Hz带宽200Hz的带通滤波器图4带通滤波器因为，则选择，进而，。因为，则可得到；又由可得到。所以选择电路元件参数如图4所示。连接图4实验电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V的正弦信号。保持输入电压不变，改变输入信号的频率，测得电路的幅频特性曲线如下图所示：测量结果：上限截止频率下限截止频率通带宽度中心频率测量结果与设计要求对比如下表所示： 测量结果设计要求299.09300205.24200误差计算：中心频率通带宽度根据误差计算值可以看出，设计出的电路符合要求。误差分析：1、仪器自身误差2、读数误差3、操作误差4、信号源干扰