集成运放有源滤波_电子/电路_工程科技_专业资料。集成运放有源滤波实验 一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波 器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通 （b）高通 (c) 带
集成运放有源滤波实验 一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波 器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通 （b）高通 (c) 带通 （d）带阻 图 1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由 RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为 RC 有源滤波器，其功能是让一 定频率范围内的信号通过， 抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息 处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主 要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通 (LPF)、高通(HPF)、 带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图 9－1 所示。 具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的， 只能用实际的幅频特性去逼近理 想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器 的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快， 但 RC 网络的节数越多， 元件参数计算越 繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶 RC 有滤波器级联 实现。 1、低通滤波器（LPF） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图 9－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级 RC 滤波环 节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容 C 接至输出端，引入适量的正反 馈，以改善幅频特性。 图 9－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性 图 2 二阶低通滤波器 电路性能参数 A uP ? 1 ? fO ? Rf R1 二阶低通滤波器的通带增益 1 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 2πRC Q? 的形状。 1 品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性 3 ? A uP 2、高通滤波器（HPF） 与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 只要将图 9－2 低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二 阶有源高通滤波器，如图 9－3(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其 频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照 LPH 分析方法，不难求得 HPF 的幅 频特性。 (a) 电 路图 图 3 二阶高通滤波器 (b) 幅频特性 电路性能参数 AuP、fO、Q 各量的函义同二阶低通滤波器。 图 9－3（b）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，可见，它与二阶低通滤波 器的幅频特性曲线有“镜像”关系。 三、实验设备与器件 1、 ± 15V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、μA741×1 以及电阻器、电容器若干 四、实验内容 1、二阶低通滤波器 实验电路如图 2(a) （1）粗测：接通± 15V 电源。ui 接函数信号发生器，令其输出为 Ui＝1V 的 正弦波信号， 在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，用示波器观察输出电压 幅度的变化是否具备低通特性，如不具备，应排除电路故障。 （2）在输出波形不失真的条件下，选取适当幅度的正弦输入信号，在维持 输入信号幅度不变的情况下，逐点改变输入信号频率。测量输出电压，记入表 1 中，描绘频率特性曲线 f(Hz) UO(v) 2、二阶高通滤波器 实验电路如图 3(a) （1）粗测：输入 Ui＝1V 正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信 号频率，观察电路是否具备高通特性。 （2）测绘高通滤波器的幅频特性曲线 f(Hz) UO(v) 五、实验总结 1、整理实验数据，画出各电路实测的幅频特性。 2、根据实验曲线，计算截止频率、中心频率，带宽及品质因数。 3、总结有源滤波电路的特性。 六、预习要求 1、复习教材有关滤波器内容，计算出图 2、图 3 的截止频率。 2、分析图 2 和图 3 所示电路，写出它们的增益特性表达式。
