低通濾波器操作step-by-step

低通濾波器操作step-by-step第一頁(yè)，共26頁(yè)。寫在最前面：

1.對(duì)于未被抽中考試的同學(xué)，本次實(shí)驗(yàn)仍需提前在選課系統(tǒng)上預(yù)約時(shí)間，并根據(jù)預(yù)約時(shí)間刷卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，按照預(yù)約座位號(hào)就座。

2.實(shí)驗(yàn)仍有預(yù)習(xí)考核環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，閉卷考試?？己说膬?nèi)容包括電路搭建、測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理步驟。要求同學(xué)們認(rèn)真做好預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備。3.要求獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。第二頁(yè)，共26頁(yè)。一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、低通濾波器電路結(jié)構(gòu)三、必做內(nèi)容四、選作內(nèi)容第三頁(yè)，共26頁(yè)。必做內(nèi)容：實(shí)踐教程P96運(yùn)放的線性應(yīng)用-有源低通濾波電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試中的選題A。要求測(cè)量通帶電壓放大倍數(shù)Aup，低通濾波器幅頻特性。選做內(nèi)容：反相積分電路根據(jù)上述選題內(nèi)容，完成各類數(shù)據(jù)指標(biāo)的測(cè)試。一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容第四頁(yè)，共26頁(yè)。

1.檢查元件(10)2.焊接電路(10)3.規(guī)范操作（10）4.儀器使用（15）5.測(cè)試指標(biāo)必做：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試(5)（2）動(dòng)態(tài)指標(biāo)：A.通帶電壓增益（15）；B.逐點(diǎn)法測(cè)幅頻特性曲線（15）C.上限截止頻率。（10）

6.實(shí)驗(yàn)善后(10)選做：反相積分電路（10）實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)內(nèi)容第五頁(yè)，共26頁(yè)。二、低通濾波器電路結(jié)構(gòu)（使用LM324第1個(gè)運(yùn)放為例）11腳接黑導(dǎo)線接電源-12v4腳接紅導(dǎo)線接電源+12v正反饋濾波電容C注：實(shí)驗(yàn)中將不限定使用運(yùn)放內(nèi)部某一個(gè)運(yùn)放。接地第六頁(yè)，共26頁(yè)。注意：如果正負(fù)電源加反，LM324將燒壞?。?/p>

如果正負(fù)電源只加了一個(gè)，靜態(tài)不為0！！

如果沒(méi)有共地，運(yùn)放不能正常工作??！正負(fù)電源是否加對(duì)，直接決定實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡龀鰜?lái)。LM324采用雙電源供電（1）電源供電第七頁(yè)，共26頁(yè)。ABCA-主路正極B-地C-從路正極將三根電源線連接到儀器的各端子。紅線是電源主路的正極，紫線是電源從路的負(fù)極，綠線接公共地端。第八頁(yè)，共26頁(yè)。紅色接線主路正極接4管腳黑夾子接到電路板的“地”，實(shí)現(xiàn)“共地”紫色接線從路負(fù)極接11管腳在接到芯片電路中時(shí)注意區(qū)分線的顏色??！輸入信號(hào)Ui第九頁(yè)，共26頁(yè)。（2）通電觀察接上電源之后，觀察電路是否有異?，F(xiàn)象，如集成塊冒煙、發(fā)燙或有異常氣味等，應(yīng)立即切斷電源，檢查電路，排除故障。（3）驗(yàn)證雙電源是否正確加到LM324中參考實(shí)驗(yàn)3內(nèi)容第十頁(yè)，共26頁(yè)。（一）靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量--輸入信號(hào)Ui=0時(shí)的輸出Uo；為保證Ui=0，用導(dǎo)線將輸入端與“地”點(diǎn)相連。用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓Uo，理論值為0V。藍(lán)色短路線將輸入端接地三、實(shí)驗(yàn)測(cè)量步驟第十一頁(yè)，共26頁(yè)。如果萬(wàn)用表測(cè)得輸出端電壓+12V，說(shuō)明11管腳的負(fù)極電壓沒(méi)有加進(jìn)去，若為-12V，則是4管腳的正壓沒(méi)有加進(jìn)去。如果是其他值，有可能是因?yàn)檩斎攵私拥氐膯?wèn)題或是電路有虛焊點(diǎn)。第十二頁(yè)，共26頁(yè)。

濾波器的濾波特性其實(shí)就是電路的幅頻特性曲線的測(cè)試過(guò)程。

從題目的要求和幅頻特性曲線圖可以看出，動(dòng)態(tài)特性需要測(cè)量Aup和放大倍數(shù)隨頻率變化的效果。（二）動(dòng)態(tài)特性--濾波器濾波特性的測(cè)量第十三頁(yè)，共26頁(yè)。（1）設(shè)計(jì)和搭接分壓電路LPF通帶電壓放大倍數(shù)是f=0時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)，因此需要測(cè)量f=0時(shí)電路的增益，即直流電壓放大倍數(shù)，需另外設(shè)計(jì)和搭接分壓電路。采用1k?和11k?電阻組成分壓電路，分+12V直流電源電壓，從而得到所需直流輸入電壓Ui。電路如右圖所示。說(shuō)明:理論上該電路分的直流輸入電壓Ui應(yīng)該為1V，但是在連入低通濾波器電路后，電壓值會(huì)減小，所以需要用萬(wàn)用表測(cè)得實(shí)際電壓后作為輸入U(xiǎn)i。1、通帶電壓放大倍數(shù)的測(cè)量第十四頁(yè)，共26頁(yè)。R2’R1’藍(lán)色短路線將直流電源電壓引入分壓電路短路線將分壓加入輸入端注：分壓電路是對(duì)電源和地之間分壓。所以分壓電路應(yīng)該怎么連請(qǐng)大家想好哦！第十五頁(yè)，共26頁(yè)。（2）測(cè)試通帶電壓放大倍數(shù)Aup輸入端接入直流電壓，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端電壓。用萬(wàn)用表測(cè)量分壓電路電壓為接近1V（如圖，注意萬(wàn)用表應(yīng)置于直流電壓檔位，切記不要放在歐姆檔，會(huì)燒表?。。y(cè)量濾波電路輸出端電壓并計(jì)算通帶電壓放大倍數(shù)Aup。應(yīng)與理論設(shè)計(jì)Aup大小基本一致，請(qǐng)自行計(jì)算Aup的誤差。第十六頁(yè)，共26頁(yè)。(1)利用信號(hào)發(fā)生器提供交流的輸入信號(hào)Ui。輸入正弦波信號(hào)，信號(hào)幅度是1VP-P。2、交流幅頻特性曲線的測(cè)量幅頻特性曲線的測(cè)量過(guò)程是電壓放大倍數(shù)隨頻率的變化過(guò)程，測(cè)量不同頻率下對(duì)應(yīng)的交流電壓放大倍數(shù).初始頻率的確定需要根據(jù)具體設(shè)計(jì)選題要求來(lái)選擇，但是必須要小于特征頻率，使信號(hào)能在通帶內(nèi)。輸入信號(hào)的幅度也不必然是1Vpp，只要保證輸出不失真即可。另外關(guān)于Vpp和Vrms的問(wèn)題，對(duì)于正弦波來(lái)說(shuō)，都可以，但是要保證輸入輸出讀的是相同的參數(shù)單位。第十七頁(yè)，共26頁(yè)。（2）在示波器上觀察并測(cè)量輸入輸出信號(hào)波形及幅度。自行判斷交流放大倍數(shù)Au是否與理論設(shè)計(jì)值一致。第十八頁(yè)，共26頁(yè)。（3）濾波電路幅頻特性在前面交流放大倍數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)上，采用逐點(diǎn)法測(cè)量濾波電路幅頻特性，輸入信號(hào)幅度不變，從低頻幾十Hz開始，逐點(diǎn)改變信號(hào)頻率，到輸出信號(hào)減小到幾乎為零。將所測(cè)得數(shù)據(jù)記入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格中。計(jì)算數(shù)據(jù)表格中每一頻率點(diǎn)的電壓放大倍數(shù)。f(kHz)UiUoAu頻率點(diǎn)的個(gè)數(shù)自行選取，但務(wù)必能夠反映電路特性，并能夠計(jì)算得到濾波器的相關(guān)參數(shù)。提問(wèn)：請(qǐng)?jiān)倩仡櫼幌掠心男﹨?shù)需要計(jì)算，才能驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否滿足要求。第十九頁(yè)，共26頁(yè)。測(cè)量放大倍數(shù)（或者輸出電壓）降為中頻段的0.707倍時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，即為截止頻率。記錄該點(diǎn)輸入輸出電壓。（4）測(cè)量濾波電路截止頻率描繪頻率特性曲線（對(duì)數(shù)幅頻特性）。將測(cè)量結(jié)果與題目要求的通帶電壓放大倍數(shù)Aup、截止頻率和Q值進(jìn)行比較，計(jì)算誤差大小，并計(jì)算衰減速率的大小。（5）數(shù)據(jù)處理（實(shí)驗(yàn)報(bào)告里要寫的內(nèi)容）第二十頁(yè)，共26頁(yè)?，F(xiàn)有一組測(cè)量計(jì)算數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)不全）如表1所示：使用MATLAB軟件，繪制低通濾波器對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下：f(kHz)1233.23.5456810Ａｕ1.541.411.050.990.880.740.510.370.210.13下降衰減速率的計(jì)算此處為了方便繪圖使用Matlab軟件，該軟件使用不是必須的，但是繪圖方法必須要會(huì)。請(qǐng)?jiān)谡n下認(rèn)真研究半對(duì)數(shù)坐標(biāo)（橫軸取對(duì)數(shù)坐標(biāo)）。第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。因此，我們?nèi)∏氨碇?.2kHz（截止頻率之后的某點(diǎn)）-6kHz這一段頻率范圍來(lái)計(jì)算下降斜率。

對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，當(dāng)頻率f>>fp時(shí)，低通濾波器的20lgAu-lgf之間應(yīng)呈線性關(guān)系?？梢哉J(rèn)為，下降過(guò)程是一條斜線。只要計(jì)算這條斜線的斜率即為下降速率。dB/十倍頻程計(jì)算結(jié)果表明幅頻特性下降速率達(dá)到了題目要求。說(shuō)明：這里，3.2KHz和6KHz都不是必須的頻率點(diǎn)，可以根據(jù)自己在測(cè)量過(guò)程中具體選擇的點(diǎn)來(lái)計(jì)算。但是，計(jì)算的兩點(diǎn)必須要在截止頻率之后，而且相距不要太遠(yuǎn)。如果有時(shí)間的話，可以多選擇幾組值進(jìn)行驗(yàn)證。f(kHz)1233.23.5456810Ａｕ1.541.411.050.990.880.740.510.370.210.13第二十二頁(yè)，共26頁(yè)。選作內(nèi)容：

實(shí)踐教材3.3節(jié)積分電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，基本選題A，只需完成（1）項(xiàng)即可。（題目變動(dòng)：要求輸入電阻不小于20k歐）

方波變?nèi)遣ㄒ箅p蹤察看輸入輸出信號(hào),測(cè)量三角波幅值,周期,測(cè)量輸入電阻大于20k。關(guān)于選作部分內(nèi)容，由于是提高部分，所以在示例PPT中就不再給出測(cè)試過(guò)程和測(cè)試步驟，由同學(xué)自己設(shè)計(jì)測(cè)試步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。第二十三頁(yè)，共26頁(yè)。在實(shí)驗(yàn)老師未驗(yàn)收之前，