实验-无源和有源滤波器

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1、实验二、无源和有源滤波器一、实验目的1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性2、分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性3、掌握扫频仪的使用方法二、实验设备1、信号与系统实验箱(参考型号：TKSS—B型)2、双踪示波器三、实验原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频带范围)的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤

2、波器可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)或带阻滤波器(BEF)四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或袞减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率称为截止频率或转折频率。图2-1中的为通带电压放大倍数，为中心频率，Qa和称为低端和高端截止频率。四种滤波器的实验电路如图2-2所示。1KIKQ~~<1Uid0.01yF0.01pFO-LUl0.OlpFy0WF(a)无源低通滤波器1K1K++3(b)有源低通德波器0.01pF0.0lpF<>—IhrHI-1~00.0

3、1pFo.01pFIKU2IKIKU2(d)有源萵通滤波器(C)无源高通滤波器3、图2-3中,滤波器的频率特性式中

4、H(./I2)

5、为滤波器的幅频特性，时的为相频特性，它们可以通过实验方法测量出来.图2-3滤波器四、实验重难点1、本实验以RC无源/有源低通滤波器为重点进行实验数据的观测。2、熟悉函数信号发生器的使用。五、实验步骤1、示波器的通道1和通道2校准；2、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表。F(Hz)200500IK2K5K10K15K20K(0o=l/RC(rad/

6、s)io=(do/2Ti(Hz)Ui(V)u0(v)3、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。①测试RC无源低通滤波器的幅频特性。调节函数信号发生器，产生200Hz,IV的正弦波信号。将其接到图2-2(a)所示电路的输入端，保持输入电压的幅值不变，逐渐改变其频率，观察输出电压Uo幅值，并将测得的数据记录表一。作图(a)RC无源低通滤波器的幅频特性曲线。表一：RC无源低通滤器的幅频特性RC权源低通滤器的幅频特性②测试RC有源低通滤器的幅频特性实验电路如图2—2(b)所示。将实验数据记入表二中。表二：F(Hz)200500IK

7、2K5K10K15K18K20Kco0=1/RC(rad/s)f0=co0/2兀(Hz)u,(v)Uo(V)4、测试无源和有源高通滤波器的幅频特性。①测试RC无源高通滤波器的幅频特性F(Hz)200500IK2K5K10K20K40K50K80K100KU,(V)UO(V)②测试KC有源高通滤波器的幅频特性F(Hz)200IK2K5K10K20K22K30K40K60K70KUi(V)Uo(v)5、测试无源和有源带通滤波器的幅频特性。①测试RC无源带通滤波器的幅频特性F(Hz)200500IK2K5K10K30K40K5

8、0K70K90K100KUi(V)U0(V)②测试RC行源带通滤波器的幅频特性F(Hz)200500IK2K5K6K7K8K10K20K30K40K50K60KU!(V)Uo(v)F(Hz)70K80K100KUi(V)U0(V)6、测试无源和有源带阻滤波器的幅频特性。①测试RC无源带阻滤波器的幅频特性F(Hz)200500IK2K3K4K5K6K7K8K10K15K20K40KUi(V)UO(V)F(Hz)50K60K70K100KU!(V)Uo(V)②测试KC有源带阯滤波器的幅频特性F(Hz)200IK2K3K4K5

9、k6K7K8K10K16K20K30KVi(V)Uo(v)F(Hz)40K50K60K80K90K100KU!(V)Uo(v)六、注意事项1、在实验测S:过程中，必须始终保持正弦波信号源的输出（即滤波器的输入）电压U幅值不变，且输入信号幅度不宜过大。2、在进行有源滤波器实验时，输出端不可短路，以免损坏运算放大器。3、用扫频电源作为激励时，可很快得出实验结果，但必须熟读扫频电源的操作和使用说明。七、思考题1、试比较杳源滤波器和无源滤器各自的优缺点。答：2、各类滤波器参数的改变，对滤波器特性有何影响?答：八、结论1、