無源和有源濾波器

1、信號(hào)與系統(tǒng)課程實(shí)踐無源和有源濾波器 學(xué) 院：物理與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 指導(dǎo)教師： 馮 麗 娜 學(xué) 號(hào)： 131102016 姓 名： 郭 帥 鋒 成 績(jī): 日 期：2015年5月31日 無源和有源濾波器引言： 在電子電路中，輸入信號(hào)的頻率有很多，其中有些頻率是需要的工作信號(hào)，有些頻率是不需要的干擾信號(hào)。如果這兩個(gè)信號(hào)在頻率上有較大的差別，就可以用濾波的方法將所需要的信號(hào)濾出。濾波電路的作用是允許模擬輸入信號(hào)中某一部分頻率的信號(hào)通過，而阻斷另一部分頻率的信號(hào)通過。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解 RC 無源和有源濾波器的種類、基本結(jié)構(gòu)及其特性；2、分析和對(duì)比無源和有源濾波器的濾波特性。二

2、、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱 TKSSB 型；2、雙蹤示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理1、濾波器是對(duì)輸入信號(hào)的頻率具有選擇性的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率（通常是某個(gè)頻帶范圍）的信號(hào)通過，而其它頻率的信號(hào)受到衰減或抑制，這些網(wǎng)絡(luò)可以由 RLC元件或 RC 元件構(gòu)成的無源濾波器，也可以由 RC 元件和有源器件構(gòu)成的有源濾波器。2、根據(jù)幅頻特性所表示的通過或阻止信號(hào)頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）和帶阻濾波器（BEF）四種。把能夠通過的信號(hào)頻率范圍定義為通帶，把阻止通過或衰減的信號(hào)頻率范圍定義為阻帶。而通帶與阻帶的分界點(diǎn)的頻率 稱為截止頻率或稱轉(zhuǎn)折

3、頻率。圖 3-1 中的 為通帶的電壓放大倍數(shù)， 為中心頻率， 和 分別為低端和高端截止頻率。 3-1各種濾波器的理想頻幅特性四種濾波器的實(shí)驗(yàn)線路如圖 3-2 所示：(a)無源低通濾波器(b)有源低通濾波器圖3-2-1 (c) 無源高通濾波器(d)有源高通濾波器圖3-2-2 (e)無源帶通濾波器(f)有源帶通濾波器圖3-2-3 (g)無源帶阻濾波器(h)有源帶阻濾波器圖3-2-4圖 3-2 各種濾波器的實(shí)驗(yàn)線路圖3、圖33所示，濾波器的頻率特性H（j）（又稱傳遞函數(shù)），它用下式表示： （式3-1） 式中A（ ）為濾波器的幅頻特性， 為濾波器的相頻特性。他們都可以通過實(shí)驗(yàn)的方法來測(cè)量。 圖3-3

4、濾波器 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、濾波器的輸入端接正弦信號(hào)發(fā)生器，濾波器的輸出端接雙蹤示波器；2、測(cè)試無源和有源低通濾波器的幅頻特性。 （1）測(cè)試 RC 無源低通濾波器的幅頻特性： 用圖 3-2-1（a）所示的電路，測(cè)試 RC 無源低通濾波器的特性。實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須在保持正弦波信號(hào)輸入電壓（U1）幅值不變的情況下，逐漸改變其頻率，利用示波器讀出 RC 濾波器輸出端電壓U2的幅值，并把所測(cè)的數(shù)據(jù)記錄表一。注意：每當(dāng)改變信號(hào)源頻率時(shí)，都必須觀測(cè)一下輸入信號(hào)U1使之保持不變（由于實(shí)驗(yàn)箱的制作工藝問題，在沒操作信號(hào)發(fā)生器幅度旋鈕的情況下，由于信號(hào)頻率的改變，有可能發(fā)生輸出信號(hào)幅度變化的現(xiàn)象）。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)接入雙蹤

5、示波器，分別觀測(cè)輸入U(xiǎn)1和輸出U2的波形。（2）分別測(cè)試無源、有源 LPF、HPF、BPF、BEF 的幅頻特性（因?qū)嶒?yàn)時(shí)間限制，（3）本實(shí)驗(yàn)可分開兩次完成：第一次測(cè)試無源濾波器，第二次測(cè)試由源濾波器）。 五、注意事項(xiàng)1、在實(shí)驗(yàn)測(cè)量過程中，必須始終保持正弦波信號(hào)源的輸出（即濾波器的輸入）電壓 幅值不變，且輸入信號(hào)幅度不宜過大。2、在進(jìn)行有源濾波器實(shí)驗(yàn)時(shí)，輸出端不可短路，以免損壞運(yùn)算放大器。六、總結(jié)1、實(shí)驗(yàn)測(cè)量所得的數(shù)據(jù)如附錄一所示；，繪制各類濾波器的幅頻特性曲線。對(duì)于同類型的無源和有源濾波器幅頻特性其圖形如附錄二所示。2、分析無源和有源濾器的濾波特性其不同之處在于：（1）無源濾波器由電容電抗和電阻組成，而有源濾波器則由集成運(yùn)放、電阻、電感等集合而成。（2）從其濾波特性來看有源和無源在一定程度延拓了通頻的范圍。附錄一： 無源低通濾波器有源低通濾波器 無源低通濾波器有源低通濾波器