实验5RC高通滤波电路幅频特性的仿真测试(学生用).pdf

《实验5RC高通滤波电路幅频特性的仿真测试(学生用).pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验五RC高通滤波电路幅频特性的仿真测试实验五RC高通滤波电路幅频特性的仿真测试一、实验目的1.掌握RC电路幅频特性的测量方法。2.了解电路参数对幅频特性的影响。3.熟悉无源与有源、低阶与高阶RC电路幅频特性的区别。二、实验原理与说明1.系统的频率特性连续LTI系统的频率特性又称频率响应特性，是指系统在正弦信号激励下稳态响应随激励信号频率的变化而变化的情况，又称系统函数H()。对于一个零状态的线性系统，如图5-1所示。F()Y()H()图5-1LTI系统框图其系统函数H()定义为Y()H()F()式中F()为系统激励信号的傅里叶变换，Y()为系统在零状

2、态条件下输出响应信号的傅里叶变换。系统函数H()，反映了系统内在的固有的特性，它取决于系统自身的结构及组成系统元器件的参数，与外部激励无关，是描述系统特性的一个重要参数。H()是的复函数，可以表示为j()H()H()e其中：模H()随变化的规律称为系统的幅频特性；辐角()随变化的规律称为系统的相频特性。频率特性不仅可用函数表达式表示，还可用随频率f(或)变化的曲线来描述，如图5-2所示。当频率特性曲线采用对数坐标描述时，又称为波特图，如图5-3所示。2.一阶RC无源高通滤波电路的幅频特性一阶RC无源高通滤波电路如图5-4所示。其系统函数为Vo(

3、)j1H()90tgRCH()()Vi()j1212RC(RC)22信号与系统实验指导书(Gain)幅频特性(Phase)相频特性图5-2一阶高通滤波器线性坐标频率特性(Gain)幅频特性(Phase)相频特性图5-3一阶高通滤波器对数坐标频率特性1式中H()称为幅频特性，()90tgRC称为相频特性。频率特性212(RC)曲线如图5-2或图5-3所示。11nFV(t)V(t)io2.7k图5-4一阶RC无源高通滤波电路111当0时，H()0，()90；当时，H()，()4

4、5；RC2当时，H()0，()0。23实验五RC高通滤波电路幅频特性的仿真测试电路的幅频特性表明，对于同样大小的输入信号，频率越高，输出信号衰减越小或可以认为无衰减；频率越低，输出信号衰减越大。也就是说，对该电路而言，高频信号比较容易通过，而低频信号则不容易通过，因此这个电路称为高通滤波器。1从幅频特性曲线还可以看出，当幅频特性由最大值下降到最大值的倍（当采用波特21图表示幅频特性时，由最大值下降3dB），所对应的频率为(或f)，把(或f)ccccRC称为截止频率。把频率从大于c(或fc)的范围称为通频带宽(或Bf)，而把频率从小于(或f)

5、的范围称为过渡带和阻带。cc3.二阶RC无源高通滤波电路的幅频特性二阶RC无源高通滤波电路如图5-5所示。CC1211nF11nFV(t)V(t)i2.7kR2.7kRo12图5-5二阶RC无源高通滤波电路通常为了改善滤波电路的频率特性而采用高阶滤波电路。由图5-3一阶无源高通滤波电路的幅频特性可以看出，其过渡带衰减为-20dB/十倍频。而采用二阶滤波电路后，其过渡带衰减为-40dB/十倍频，如图5-6所示。4.二阶RC有源高通滤波电路的幅频特性二阶RC有源高通滤波电路如图5-7所示。同样，采用有源滤波电路也可以改善滤波电路的频率特性。其幅频特性过渡带衰减为-35dB/

6、十倍频，如图5-8所示。图5-6二阶RC无源高通滤波器对数坐标频率特性R1C1C20.022F0.011FR2图5-7二阶RC有源高通滤波电路24信号与系统实验指导书图5-8二阶RC有源高通滤波器对数坐标频率特性三、实验内容与方法1.一阶RC无源高通滤波电路幅频特性的测量在实际工程上，频率特性曲线的测量可以采用扫频仪自动测量，也可以采用正弦信号发生器和示波器进行手动测量。基于Multisim仿真软件平台完成频率特性曲线的测量有以下几种方法。一是利用ACAnalysis；二是利用波特仪；三是正弦信号电压源和示波器进行手动扫频法测量。这里采用波特仪观察频率特性曲线，同时兼顾

7、正弦信号电压源和示波器进行手动扫频法测量，给出测量电路。1）按图5-9构建测量电路并设置元件参数；用波特仪观察频率特性曲线，并测量截止频率f。c2）改变电阻R，观察频率特性曲线的变化，并将测量结果填入表5-1对应的栏目中。XSC1XBP1ExtTrig+INOUT_AB+_+_RsC124180Ω11nF1VrmsR1V120kHz20kΩ0°0图5-9一阶RC高通滤波器频率特性的测量表5-1R()fc(Hz)Bf(Hz)2002k20k2.二阶RC无源高通滤波电路幅频特性的测量1）按图5-10构建测量电路并设置