有源滤波器实验报告.docx

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1、实验报告课程名称：电路分析与设计实验指导老师：成绩：__________________实验名称：滤波器分析与设计实验实验类型：电子技术型实验一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求：1．掌握有源滤波器的分析和设计方法。2．学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。3．了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。4．用EDA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二、实验内容和原理：1．设计二阶有源多重负反馈型低通滤波器

2、，其参数指标：通带增益，固有频率；计算其品质因数Q和实际的截止频率；2．对所设计的有源滤波器进行软件仿真，分析其参数指标，及其幅频/相频特性曲线；3．对步骤2设计所得的电路参数做适当调整，并重新设计和软件仿真，观察参数对品质因数Q和截止频率的影响；4．仿照步骤1/2/3，设计并仿真二阶有源高通、带通滤波器（指标自定义）。5.实际电路测试6.滤波器主要性能指标1)传递函数Av(s)：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。2)通带增益Avp：通频带放大倍数，为一个实数。3)固有频率fc：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。4)通带截

3、止频率fp：滤波器增益下降到其通带增益Avp的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB频率、半功率点、上限频率（ωH、fH）或下限频率（ωL、fL）。5)品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。三、主要仪器设备：模电实验箱、函数信号发生器、示波器、稳压源四、操作方法和实验步骤：1)在实验箱上连接所设计的电路。2)有源滤波器的静态调零。3)测量滤波器的通带增益Avp、通带截止频率fp。4)测量滤波器的频率特性。61)依次测试低通滤波器、高通滤波器，再将两者串联为带通滤波器，最后再使用单运放直接连接为带通滤波器并测试。一、实验数据记录与处理

4、1)二阶有源多重负反馈型低通滤波器：图1低通滤波器电路图：表1低通滤波器测试结果静态测试：V+=V-=Vo=0Vcc=14.7VVee=14.3V动态参数：信号Vpp=2Vφ=0f(Hz)100300500700800900937.81k1.5k2k3kVo(V)8887.66.066.325.474.723.121.880.86Φ(°)173154136117107969287544125.5Avpfc(Hz)fp(Hz)Q理论值-4937.8=fc=937.8Hz0.7071068实测值-49310.68375仿真值-49380.7076图2低通波特图：1)无限增

5、益多路负反馈二阶高通滤波器电路设计图：图3高通滤波器电路图：表2高通滤波器测试结果静态测试：V+=V-=Vo=0Vcc=14.7VVee=14.3V动态参数：信号Vpp=2Vφ=0f(Hz)1001103005008001k2kVo(V)5.285.767.67.67.67.67.6Φ(°)-86.4-91-152-163-172-172-174Avpfc(Hz)fp(Hz)Q理论值-4.7110.7Hz=fc=110.7Hz0.707实测值-3.81050.758仿真值-4.681130.688幅频特性与相频特性图：6图4高通滤波器波特图：1)两者串联为带通滤波器：

6、表3带通通滤波（级联）器测试结果静态测试：V+=V-=Vo=0Vcc=14.7VVee=14.3V动态参数：信号Vpp=1Vφ=0f(Hz)501003005008001k2kVo(V)3.2410.61514.612.610.63.44Φ(°)13787.52.3-31-65.1-87.1-142AvpfL(Hz)fH(Hz)Q理论值18.8110.7937.80.707实测值151001k0.65仿真值18.361119510.696图5带通滤波器（级联）波特图：61)带通滤波器设计与仿真：指标设定：Avp=-1fr=3kHzBW=4kHz计算并选择参数：C=0.

7、01uFR1=4kR2=8kR3=31k指标理论值：Avp=-1Q=0.75fr=2.99kHzBW=3.98kHz图6带通滤波器电路图：性能测试：表4带通滤波器仿真结果AvpfL(Hz)fH(Hz)BW(Hz)0.991.61k5.62k4.01k幅频特性与相频特性图：图7带通滤波器波特图：6一、结果分析从仿真测试数据看，电路设计基本符合设计目标，但与实测数据之间有误差，低通电路中，主要误差在于Q值的测量，测量过程中注意到同一频率的输出电压多次测量结果均不相等，且电压幅度不大，导致相对误差会比较大，而Q值又是比值的形式，所以会有较大误差。高通电路中