实验目的实验原理实验仪器实验内容思考题实验.ppt

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1、实验目的实验原理实验仪器实验内容思考题实验 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.1.了解集成运放在有源滤波器中的应了解集成运放在有源滤波器中的应用。用。2.2.熟悉有源滤波器的设计过程。熟悉有源滤波器的设计过程。3.3.通过对有源滤波器的制作与调试，通过对有源滤波器的制作与调试，熟悉有源滤波器幅频特性的测试方熟悉有源滤波器幅频特性的测试方法。法。实验目的实验目的上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回 滤波器是一种能使有用频率信号通过（称为通带）

2、而滤波器是一种能使有用频率信号通过（称为通带）而对无用频率范围的信号实现有效地抑制（称为阻带）的电对无用频率范围的信号实现有效地抑制（称为阻带）的电路。它的种类很多，人们常以能够通过或被抑制信号的频路。它的种类很多，人们常以能够通过或被抑制信号的频率范围来对滤波器命名，如：低通、高通、带通、带阻率范围来对滤波器命名，如：低通、高通、带通、带阻等。由集成运祘放大器和简单的等。由集成运祘放大器和简单的RCRC网络可构成各种性能的网络可构成各种性能的滤波器，这即是有源滤波器，由于有源滤波器不用电感，滤波器，这即是有源滤波器，由于有源滤波器不用电感，体积小、重量轻、通带频率和品质因数容易控制等优点而体

3、积小、重量轻、通带频率和品质因数容易控制等优点而得到广泛地应用，同时还具有易级联、有增益，使之与具得到广泛地应用，同时还具有易级联、有增益，使之与具体的电路连接相当方便。实际应用中为使处于滤波器阻带体的电路连接相当方便。实际应用中为使处于滤波器阻带范围内的信号有较快的衰减，常采用高阶滤波器，最典型范围内的信号有较快的衰减，常采用高阶滤波器，最典型的即是二阶滤波器，这种滤波器在通带外有的即是二阶滤波器，这种滤波器在通带外有40dB/40dB/十倍频十倍频程的衰减速度。如再要获得更快的衰减，则可多个滤波器程的衰减速度。如再要获得更快的衰减，则可多个滤波器级联，组成更高阶数的滤波器。级联，组成更高阶

4、数的滤波器。实验原理实验原理上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回本次实验组建的为压控电压源型二阶滤波器，它由施加深度负本次实验组建的为压控电压源型二阶滤波器，它由施加深度负反馈的运算放大器与反馈的运算放大器与RC网络组合而构成，线路简单。电网络组合而构成，线路简单。电路模型如路模型如图图15-1所示。只要所示。只要对图中对图中Y1、Y2、Y3和和Y4选取不同的导纳参数，即可获得低通、选取不同的导纳参数，即可获得低通、高通、带通、带阻等不同形式的传递函数。当高通、带通、带阻等不同形式的传递函数。当Y1=Y3=R，Y2=Y4=SC；电路就构成了二阶有源低通滤波器，当；电路就构成了二阶有源低

5、通滤波器，当Y1=Y3=SC，Y2=Y4=R；电路就构成了二阶有源高通滤；电路就构成了二阶有源高通滤波器。所构成滤波器波器。所构成滤波器转折频率：转折频率：f c=1/（2RC）回路品质因数：回路品质因数：Q=1/（3-Auf）式中：式中：Auf=1+Rf/R1。从上面滤波器转折频率的计算式可知，从上面滤波器转折频率的计算式可知，R1和和Rf并未对滤波并未对滤波器的频率特性产生影响，但却影响了回路品质因数器的频率特性产生影响，但却影响了回路品质因数 Q值，值，我们希望我们希望 Q值近似等于值近似等于0.707，则此时滤波器的带内幅频，则此时滤波器的带内幅频特性最为平坦，故又称特性最为平坦，故又

6、称Q=0.707时的滤波器为带内最大平时的滤波器为带内最大平坦响应滤波器（也称巴特沃斯滤波器）。坦响应滤波器（也称巴特沃斯滤波器）。.上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回1 1YB1719YB1719双路直流稳压电源双路直流稳压电源 2 2EE1643EE1643函数信号发生器函数信号发生器 3 3YB4325YB4325双踪示波器双踪示波器 4 4MF-50MF-50型万用表（自制）型万用表（自制）5 5电路实验板电路实验板 6 6接线与元器件若干接线与元器件若干:(:(材料清单如下材料清单如下)一一.电阻：电阻：5.1K25.1K2，10K210K2，51K51K，30K30K二二

7、.电容：电容：2.22.2ff2，0.01 ff2三三.集成块：集成块：LM741实验仪器实验仪器1.有源低通滤波器的特性测试有源低通滤波器的特性测试(调节输入端电压调节输入端电压Uipp使输出电压使输出电压Uopp=10V并保持不并保持不变变)此时，此时，(Uipp=6.3V（窗口显示值为（窗口显示值为5.9Vp-p）(1)理论计算理论计算图图15-2所示电路的转折频率。所示电路的转折频率。(2)在电路实验板上组建如在电路实验板上组建如图图15-2所示的电路。所示的电路。(3)将将EE1643信号发生器的信号输出幅度调整为信号发生器的信号输出幅度调整为1VPP（窗口显示值），并将输出信号连接

8、到滤波器的输入（窗口显示值），并将输出信号连接到滤波器的输入端，用端，用YB4325双踪示波器的两个探头分别监视滤波器双踪示波器的两个探头分别监视滤波器的输入输出端。的输入输出端。实验内容实验内容上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回(4)对接好的电路检查，无误后可打开对接好的电路检查，无误后可打开电源电源。(5)调整示波器，测量此滤波器输入输出信号调整示波器，测量此滤波器输入输出信号的幅度，计算出此滤波器的电压增益。的幅度，计算出此滤波器的电压增益。(6)调节调节EE1643信号发生器的输出频率，对信号发生器的输出频率，对此滤波器的幅频特性进行测试。测试数据此滤波器的幅频特性进行测试。

9、测试数据请列表记录，并根据数据定量描绘出此滤请列表记录，并根据数据定量描绘出此滤波器的波特图，（注：在转折频率附近测波器的波特图，（注：在转折频率附近测量的点数应足够，通带内和通带外测量的量的点数应足够，通带内和通带外测量的点数则可少。但测量的总点数不得少于点数则可少。但测量的总点数不得少于8-10点。点。上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回频率1K3K3.5K4K5K6K7K电压10V7V低通：低通：Uipp=5.7V（使输出电压为（使输出电压为10V时的输入电压）时的输入电压）fi=1KHzfH:电压为电压为7V时的频率时的频率频率8K8

10、.5K9K10K20K50K70K电压2.有源高通滤波器的特性测试有源高通滤波器的特性测试(1)理论计算图理论计算图15-3所示电路的转折频率。所示电路的转折频率。(2)在电路实验板上组建如图在电路实验板上组建如图15-3所示的电所示的电路。路。(3)重复有源低通滤波器的特性测试中重复有源低通滤波器的特性测试中（3）（）（4）（）（5）（）（6）的测量内容。）的测量内容。将图将图15-3电路的输入端接到图电路的输入端接到图15-2电路的输电路的输出端，将构成带通滤波器，请参照前面的出端，将构成带通滤波器，请参照前面的测量方法，测量此合并后的滤波器的总频测量方法，测量此合并后的滤波器的总频率特性

11、，并画出波特图。率特性，并画出波特图。上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回频率20K15K10K9K8K7K6K电压10V高通：高通：Uipp=5.8V fi=20KHzfL:电压为电压为7V时的频率时的频率频率5K4.5K4K3.5K2.5K2K1.5K电压7V3.将图将图15-3电路的输入端接到图电路的输入端接到图15-2电路的输出端，将构成带通滤波电路的输出端，将构成带通滤波器，请参照前面的测量方法，测量器，请参照前面的测量方法，测量此合并后的滤波器的总频率特性，此合并后的滤波器的总频率特性，并画出波特图。并画出波特图。上海科学技术职业

12、学院上海科学技术职业学院返回思考题思考题上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回1.如果将上述滤波器的如果将上述滤波器的R1和和Rf 同时加大一倍，同时加大一倍，滤波器的频率特性将会发生怎样的变化？滤波器的频率特性将会发生怎样的变化？2.本次实验中，如果将图本次实验中，如果将图15-3电路和图电路和图15-2电路并联（即二输入端接在一起，二输出电路并联（即二输入端接在一起，二输出端接在一起），将获得怎样的结果？具有端接在一起），将获得怎样的结果？具有怎样的频率特性？怎样的频率特性？上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回频率1K3K3.5K4

13、K5K6K7K7.078KHz电压10V9.84V9.68V9.36V8.88V8.08V7.20V7V低通：低通：Uipp=5.7V（使输出电压为（使输出电压为10V时的输入电压）时的输入电压）fi=1KHzfH:电压为电压为7V时的频率时的频率频率8K8.5K9K10K20K50K70K电压6.24V5.84V5.44V4.64V1.36V0.232V124mV上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回频率20K15K10K9K8K7K6K电压10V9.84V9.84V9.84V9.84V9.84V9.60V高通：高通：Uipp=5.8V fi=20KHzfL:电压为电压为7V时的频率时

14、的频率频率5K4.5K4K3.5K2.970KHz2.5K2K1.5K电压9.20V8.96V8.64V8.08V7V5.68V4.24V2.60V上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回注：图中运放注：图中运放LM741的的7#为电源为电源+，4#为电源为电源，3#为输入为输入+，2#为输入，为输入，6#为输出端。为输出端。上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回fH0107.07Uopp（v）lgf实测：实测：fH=7.398K上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回LM741 12348765上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院

15、返回fH0107.07Uopp（v）lgf实测：实测：fL=2.9K上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回51K30K10K10K2200pF2200pF上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回51K30K输入端正极输入端正极输入端负极输入端负极10K10K2200pF2200pF上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回红红黑黑黄黄上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术

16、职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回0.01F0.01F5.1K5.1K51K30K输入端正极输

17、入端正极输入端负极输入端负极上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院返回