東南大學(xué)有源濾波器實驗報告

1、東南大學(xué)電工電子實驗中心實驗報告學(xué)號： 姓名： 實驗準(zhǔn)備一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、 掌握由運算放大器組成的RC有源濾波器的工作原理；2、 熟練掌握RC有源濾波器的工程設(shè)計方法；3、 掌握濾波器基本參數(shù)的測量方法；4、 進一步熟悉MultiSim軟件高級分析功能的使用方法。設(shè)計提示：1、 有源濾波器設(shè)計中選擇運算放大器主要考慮帶寬、增益范圍、噪聲、動態(tài)范圍這四個參數(shù)。(I) 帶寬：當(dāng)為濾波器選擇運算放大器時，一個通用的規(guī)則就是確保它具有所希望濾波器頻率10倍以上帶寬，最好是20倍的帶寬。如果設(shè)計一個高通濾波器，則要確保運算放大器的帶寬滿足所有信號通過。(II) 增益范圍：有源濾波器設(shè)計需要有一定的增益。

2、如果所選擇的運算放大器是一個電壓反饋型的放大器，使用較大的增益將會導(dǎo)致其帶寬低于預(yù)期的最大帶寬，并會在最差的情況下振蕩。對一個電流反饋型運算放大器來說，增益取的不合適將被迫使用對于實際應(yīng)用來說太小或太大的電阻。 (III) 噪聲：運算放大器的輸入電壓和輸入電流的噪聲將影響濾波器輸出端的噪聲。在噪聲為主要考慮因素的應(yīng)用里，你需要計算這些影響（以及電路中的電阻所產(chǎn)生熱噪聲的影響）以確定所有這些噪聲的疊加是否處在有源濾波器可接受的范圍內(nèi)。(IV) 動態(tài)范圍：在具有高Q值的濾波器里面，中間信號有可能大于輸入信號或者大于輸出信號。對操作恰當(dāng)?shù)臑V波器來說，所有的這些信號必須能夠通過而無出現(xiàn)削波或過度失真的

3、情況。2、 目前已經(jīng)有很多專業(yè)的有源濾波器設(shè)計軟件如：德州儀器的Filter Pro、國家半導(dǎo)體WEBENCH® 中的Active Filter Designer、Nuhertz Technologies的Filter Solutions等。這些軟件可以根據(jù)您的設(shè)計指標(biāo)要求很快的算出電路參數(shù)，很大程度上節(jié)省了開發(fā)周期。二、預(yù)習(xí)思考：1、 根據(jù)38頁實驗內(nèi)容1的指標(biāo)要求，設(shè)計一個低通濾波器，畫出電路圖，計算各元件參數(shù)。所有的電阻和電容值必須采用標(biāo)稱值代替計算值。電路圖：2、 根據(jù)39頁實驗內(nèi)容2的指標(biāo)要求，設(shè)計一個高通濾波器，畫出電路圖，計算各元件參數(shù)。所有的電阻和電容值必須采用標(biāo)稱值

4、代替計算值。3、 用Multisim軟件完成38頁實驗內(nèi)容1、2、3a) 內(nèi)容一：低通濾波器1） 要求：參數(shù)設(shè)計如下：截止頻率，大體符合要求,滿足2） 將電路中的C1由輸出端改為接地截止頻率，截止頻率變小了，得幅頻特性曲線如下:3)將反饋電阻改為，此時Q=1.17截止頻率，變大了，衰減速率變大了得幅頻特性及測量曲線如下:可知，Q值的改變會對幅頻特性產(chǎn)生影響4）觀察R、C值變化的影響b)內(nèi)容二：高通濾波器b) 內(nèi)容三：帶通濾波器電路：1）=47K時，2) =43K時，3) =51K時，結(jié)論：隨著的增大，帶寬BW減小實驗過程必做實驗：實物搭接完成38頁實驗內(nèi)容1、2，測量帶內(nèi)增益、截止頻率和帶外衰減速率，畫出幅頻特性曲線。一、 低通濾波器測量數(shù)據(jù)如下：0.20.40.60.81.01.21.53.323.323.283.253.143.082.951.82.02.32.54.06.08.02.602.442.101.920.920.480.34帶外衰減速率幅頻曲線見下二、 高通濾波器0.250.30.40.50.56