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有源滤波器实验报告东南大学电工电子实验中心实验报告学号:姓名实验名称:有源滤波器实验院系:信息科学与工程学院专业:信息工程完成名次:实验时间:成绩:审批教师:实验准备一、学习目标:、掌握由运算放大器组成的RC有源滤波器的工作原理、熟练掌握RC有源滤波器的工程设计方法、掌握滤波器基本参数的测量方法、进一步熟悉MultiSim软件高级分析功能的使用方法。设计提示:、有源滤波器设计中选择运算放大器主要考虑带宽、增益范围、噪声、动态范围这四个参数。(I)带宽:当为滤波器选择运算放大器时一个通用的规则就是确保它具有所希望滤波器频率倍以上带宽最好是倍的带宽。如果设计一个高通滤波器则要确保运算放大器的带宽满足所有信号通过。(II)增益范围:有源滤波器设计需要有一定的增益。如果所选择的运算放大器是一个电压反馈型的放大器使用较大的增益将会导致其带宽低于预期的最大带宽并会在最差的情况下振荡。对一个电流反馈型运算放大器来说增益取的不合适将被迫使用对于实际应用来说太小或太大的电阻。(III)噪声:运算放大器的输入电压和输入电流的噪声将影响滤波器输出端的噪声。在噪声为主要考虑因素的应用里你需要计算这些影响(以及电路中的电阻所产生热噪声的影响)以确定所有这些噪声的叠加是否处在有源滤波器可接受的范围内。输入信号或者大于(IV)动态范围:在具有高Q值的滤波器里面中间信号有可能大于输出信号。对操作恰当的滤波器来说所有的这些信号必须能够通过而无出现削波或过度失真的情况。、目前已经有很多专业的有源滤波器设计软件如:德州仪器的FilterPro、国家半导体WEBENCH中的ActiveFilterDesigner、NuhertzTechnologies的FilterSolutions等。这些软件可以根据您的设计指标要求很快的算出电路参数很大程度上节省了开发周期。二、预习思考:、根据页实验内容的指标要求设计一个低通滤波器画出电路图计算各元件参数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。电路图:RR,,,CCF,,,R,,fR,,F、根据页实验内容的指标要求设计一个高通滤波器画出电路图计算各元件参数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。RR,,,CCF,,,Rk,,fRk,,F、用Multisim软件完成页实验内容、、a)内容一:低通滤波器)要求:fkHzQff,,,,处的衰减速率不低于dB倍频参数设计如下:RR,,,CCF,,,R,,fR,,F截止频率大体符合要求fkHz,kHz处A()=dB,,满足ff处的衰减速率不低于dB倍频kHz处A()=dB,)将电路中的C由输出端改为接地截止频率截止频率变小了fkHz,kHz处A()=dB,ff处的衰减速率低于dB倍频kHz处A()=dB,得幅频特性曲线如下:)将反馈电阻改为RR,此时Q=FF截止频率fkHz,变大了kHz处A()=dB,衰减速率变大了kHz处A()=dB,得幅频特性及测量曲线如下:可知Q值的改变会对幅频特性产生影响)观察R、C值变化的影响RR,,RR=,,,,,R=,RR,,fR测得f,=kHz符合fRb)内容二:高通滤波器RR,,,CCF,,,Rk,,fRk,,F中频增益AdBfkHz,,,IffAjwdBdB(),,,,,,,时满足要求C)内容三:带通滤波器电路:中心频率f,,kHz下限频率上限频率fHzfkHz,,,ppR)=KΩ时FBWHz,fQ,,BW中心频率f,,kHz)=KΩ时RF下限频率上限频率fHzfkHz,,,pp中心频率f,,kHz)=KΩ时RF下限频率上限频率fHzfkHz,,,ppR结论:随着的增大带宽BW减小F实验过程必做实验:实物搭接完成页实验内容、测量带内增益、截止频率和带外衰减速率画出幅频特性曲线。一、低通滤波器测量数据如下:fkHzVOPP,fkHzVOPP,uVuV,,,,iAfkHz,,,截止频率Olglg,带外衰减速率,dB十倍频,幅频曲线见下二、高通滤波器fkHzVOPP,uVuV,,,,iAfkHz,,,截止频率Olglg,,dB十倍频带外衰减速率幅频曲线如下:
