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无源滤波器实验总结 注：共2份报告 无源滤波器和有源滤波器实验报告 一、课程实践题目：无源与有源滤波器二、课程实践目的与要求目的： 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要求： 1.根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。对于同类型的无源和有源滤波器幅频特性要求绘制在同一坐标纸上，以便比较。计算出各自特征频率、截止频率和通频带。 2.比较分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。三、实践内容 1.测试无源和有源LPF(低通滤波器)的幅频特性.2.测试无源和有源HPF(高通滤波器)的幅频特性.3.测试无源和有源BPF(带通滤波器)的幅频特性.4.测试无源和有源BEF(带阻滤波器)的幅频特性. 四、实践原理 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，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰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ωc称为截止频率或称转折频率。图4-1中的H(jω)为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。 图4-1各种滤波器的理想频幅特性 2.四种滤波器的实验线路如图所示： (a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器 (c)无源高通滤波器(d)有源高通滤波器 图4-2-2 (e)无源带通滤波器(f)有源带通滤波器图4-2-3 (g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器图4-2-4 图4-2各种滤波器的实验线所示，滤波器的频率特性H，它用下式表示 H(j?)? ?2u ?A(?) ??(?)?1u 式中A为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。它们都可以通过实验的方法来测量。 U . 1 U . 2 ＋ －图4-3滤波器 五、课程实践内容设计步骤： 1.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。测试RC无源低通滤波器的幅频特性。 实验电路如图所示。 实验时，必须在保持正弦波信号输入电压幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用实验箱提供的数字式真有效值交流电压表，测量RC滤波器输出端电压U2的幅值，并把所测的数据记录表一。注意每当改变信号源频率时，都必须观测一下输入信号U1使之保持不变。实验时应接入双踪示波器，分别观测输入U1和输出U2的波形。 表一： 测试RC有源低通滤器的幅频特性 实验电路如图所示。取R＝1K、C＝、放大系数K＝1。测试方法用中相同的方法进行实验操作，并将实验数据记入表二中。 表二： 3.分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。 4.研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应。 六、实践数据处理： 1.无源低通滤波器:Wc= 2.无源高通滤波器:Wc=22k 3.无源带通滤波器:Wcl=,Wch= 4. 无源带阻滤波器:WcL=,Wch=69k 实验二无源和有源滤波器 一、实验目的 1.了解滤波器的原理。 2.了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。3.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。4.掌握扫频电源的使用方法。二、仪器设备 1.信号与系统实验箱TKSS－C型。2.双踪示波器。三、原理说明 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。根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰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ωc称为截止频率或称转折频率。图中的H(jω)为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。 图四种滤波器的滤波特性 四种滤波器的实验线路如图所示： (a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器图 (c)无源高通滤波器(d)有源高通滤波器 图 (e)无源带通滤波器(f)有源带通滤波器 图 (g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器图 图各种滤波器的实验线.图所示，滤波器的频率特性H，它用下式表示?u H(j?)?2?A(?)??(?) ?1u 式中A为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。它们都可以通过实验的方法来测量。 ＋ ＋ U . 1 U . 2 －－图滤波器四、预习要求 1.为使实验能顺利进行，做到心中有数，课前对教材的相关内容和实验原理、目的与要求、步骤和方法要作充分的预习。 2.推导各类无源和有源滤波器的频率特性，并据此分别画出滤波器的幅频特性曲线.在方波激励下，预测各类滤波器的响应情况。五、实验内容及步骤 1.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。 2.测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。测试RC无源低通滤波器的幅频特性。 实验电路如图所示。实验时，必须在保持正弦波信号输入电压幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用实验箱提供的数字式真有效值交流电压表，测量RC滤波器输出端电压U2的幅值，并把所测的数据记录表一。注意每当改变信号源频率时，都必须观测一下输入信号U1使之保持不变。实验时应接入双踪示波器，分别观测输入U1和输出U2的波形。 实验电路如图所示。 取R＝1K、C＝、放大系数K＝1。测试方法用中相同的方法进行实验操作，并将实验数据记入表二中。 3.分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。 4.研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应。六、思考题 1.试比较有源滤波器和无源滤波器各自的优缺点。2.各类滤波器参数的改变，对滤波器特性有何影响。七、注意事项 1.在实验测量过程中，必须始终保持正弦波信号源 的输出电压U1幅值不变，且输入信号幅度不宜过小也不宜过大。 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。 八、实验报告 1.根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。对于同类型的无源和有源滤波器幅频特性，要求绘制在同一坐标纸上，以便比较。计算出各自特征频率、截止频率和通频带。 2.比较分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。 3.分析在方波信号激励下，滤波器的响应情况。4.写出本实验的心得体会及意见。 实验五无源与有源滤波器 一、实验原理(实验指导书P16) 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，它允许某些频率的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC组件或RC组件构成的无源滤波器，也可由RC组件和有源器件构成的有源滤波器。 根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、和带阻滤波器四种。图5-1分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。图5-1四种滤波器的幅频特性。 2．四种滤波器的传递函数和实验模拟电路如图5-2所示： 二、实验内容 1．测试无源和有源LPF(低通滤波器)的幅频特性；2．测试无源和有源HPF(高通滤波器)的幅频特性；3．测试无源和有源BPF(带通滤波器)的幅频特性；4．测试无源和有源BEF(带阻滤波器)的幅频特性。 三、实验步骤 1．将基本实验模块电路板5接通电源，用示波器从总体上先观察各类滤波器的滤波特性。 2．实验时，在保持滤波器输入正弦波信号幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用示波器，测量滤波器输出端的电压U0。当改变信号源频率时，都应观测一下Ui是否保持稳定，数据如有改变应及时调整。 3．按照以上步骤，分别测试无源、有源LPF、HPF、BPF、BEF的幅频特性。注意：对于滤波器的输入信号幅度不宜过大，对有源滤波器实验一般不要超过5V。 4．根据实验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。并计算出特征频率、截止频率和通频带。比较分析各类无源和有源滤器的滤波特性。 四、实验结果 1．实验记录表格 频率无源低通有源低通无源高通有源高通无源带通有源带通有源带阻无源带阻f(KHZ) 12 五、实验思考题 有源低通无源高通 6 有源高通无源带通 有源带通 （u=) 2 有源带阻无源带阻（u=（) 6768 1．示波器所测滤波器的实际幅频特性与计算出的理想幅频特性有何区别？ 答：实际幅频特性是曲线，并不像理想幅频特性那样在某些频率点处会出现很急的拐点。但是实际幅频特性很接近理想幅频特性。 2．如果要实现LPF、HPF、BPF、BEF源滤器之间的转换，应如何连接？答：用LPF、HPF滤波器组合连接可转换成BPF、BEF源滤器。 LPF和HPF串联可组成BPF滤波器，条件应满足??0????0??且应把LPF放在前面以减少高频信号的影响。LPF和HPF并联可组成BEF滤波器，条件应满足??0????0??
