有源、無源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)五有源、無源濾波器一、試驗(yàn)?zāi)康?、生疏濾波器構(gòu)成及其特性。2、學(xué)會(huì)測(cè)量濾波器幅頻特性的方法。二、試驗(yàn)儀器1、RIGOLDS10552D2、LTE-XH-03AS23、抽樣定理及濾波器模塊S3三、試驗(yàn)原理濾波器是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制(或大為衰減)無用頻率信號(hào)的電子裝置種濾波電路主要承受無源元件R、LC組成，60它和R、C組成的有源濾波電路，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。此外，由于集成做得很高，這是它的缺乏之處。根本概念及初步定義初步定義濾波電路的一般構(gòu)造如下圖，圖中的????(??)表示輸入信號(hào)，????(??)為輸出信號(hào)。假設(shè)濾波器是一個(gè)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)，則在復(fù)頻域內(nèi)有??(s)=????(??)/????(??)??????(??)濾波電路????(??)濾波器電路的一般構(gòu)造式中??(s) 是濾波電路的電壓傳遞函數(shù)，一般為復(fù)數(shù)。對(duì)于實(shí)際頻率來說〔s=jω〕則有A(jω)=|A(jω)|??????(??)這里|A(jω)|為傳遞函數(shù)的模，中??(??)為其相位角。類型傳遞函數(shù)備注低通??(類型傳遞函數(shù)備注低通??(s)=??????2+ ??+??2???? ??????????——電壓增益高通??(s)=????2??——低通、高通濾波器的截止角頻率??2+ ??+??2????????——帶堵塞、帶阻濾波器的中心角頻率0帶通?? ????(s)=??2+????+??????0????——品質(zhì)因數(shù)，??≈??/????或??/????0002〔當(dāng)???????時(shí)〕帶阻??(s)=??(??2+??2)??0????——帶通、帶阻濾波器的帶寬??2+ ??+????0002此外，在濾波電路中關(guān)心的另一個(gè)量是時(shí)延τ(ω)，它定義為τ(ω)=?????(??)(s)????和時(shí)延響應(yīng)亦需考慮。當(dāng)相位響應(yīng)中??(??)作線性變化，即時(shí)延響應(yīng)??(??)為常數(shù)時(shí)，輸出信號(hào)才可能避開失真。濾波電路的分類率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率叫做截止頻率????。抱負(fù)濾波電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)和線性的相位響應(yīng)無限大的幅度衰減〔|A(jω)|=0〕。通常通帶和阻帶的相互位置不同，濾波電路通?？煞譃橐韵聨最?圖各種濾波電路的幅頻響應(yīng)低通濾波電路(LPF)(c)帶通濾波電路(BPF)

高通濾波電路(HPF)(d)帶阻濾波電路(BPF)低通濾波電路:其幅頻響應(yīng)如圖中a所示，圖中??0表示低頻增益|??|增益的幅值。由圖可知，它的功能是通過從零到某一截止角頻率????的低頻信號(hào)，而對(duì)大于????的全部頻率完全衰減，因此其帶寬????=????高通濾波電路:b所示，由圖可以看到，在0<ω<????范圍內(nèi)的頻率為阻帶，高于????BW=∞，但實(shí)際上，由于受有源器件帶寬的限制，高通濾波電路的帶寬也是有限的。帶通濾波電路:其幅頻響應(yīng)如圖中c所示，圖中????為低邊截止角頻率，????高邊截止角頻率，ω0:0<ω<????和ω>????因此帶寬BW=?????????。帶阻濾波電路:d所示由圖可知，它有兩個(gè)通帶:在0<ω<????和ω>????，和一個(gè)阻帶:????<ω<????，因此它的功能是衰減????到????間的信號(hào)。同高通濾波電路相像ω>????角頻率??0也叫中心角頻率。本系統(tǒng)中某次試驗(yàn)所測(cè)濾波器的截止頻率參考值如下:〔注由于元器件自身因素，會(huì)影響截止頻率的精度。所以試驗(yàn)實(shí)測(cè)時(shí)允許誤差〕無源低通濾波器20KHz;17KHz;14.5KHz;14.5KHz;無源帶通FL=1.3KHzFH=18.5KHz;有源帶通FL=24KHzFH=20.8KHz;無源帶阻FL=4.1KHzFH=65.2kHz;有源帶阻FL=6.5KH、FH=38KHz。四、試驗(yàn)步驟試驗(yàn)中信號(hào)源的輸入信號(hào)均為V2:按下波形切換4指示燈亮，調(diào)整“模擬輸出幅度調(diào)整”4V。〔一〕測(cè)量低通濾波器的頻響特性1、逐點(diǎn)測(cè)量法①S2P2與(S3P1(低通無源)，保持輸入信號(hào)幅度為4V不變。②漸漸轉(zhuǎn)變輸入信號(hào)頻率，并用示波器觀測(cè)TP2處信號(hào)波形的峰峰值。③將數(shù)據(jù)填入表(a)中。④連接(S2P2S3P5(低通有源)⑤漸漸轉(zhuǎn)變輸入信號(hào)頻率，并用示波器觀測(cè)TP6處信號(hào)波形的峰峰值。⑥將數(shù)據(jù)填入表(b)中2、掃頻法測(cè)量①掃頻法測(cè)量原理的信號(hào)頻率，就可以知道濾波器的特性。②掃頻信號(hào)設(shè)置方法掃頻設(shè)置方法:S2S3撥至“0N”，按下“掃頻設(shè)置”S5，此時(shí)“下限”指示燈亮，調(diào)整“ROL1”調(diào)整旋鈕設(shè)置掃頻下限頻率：再次按下“掃頻設(shè)置”按鈕，“上限”指示燈亮，調(diào)整“ROL1”“掃頻設(shè)置”按“區(qū)分率””ROL1”〔1〕當(dāng)“區(qū)分率”指示燈亮的時(shí)掃頻范圍上方“上限”和“下限“管右方的“MHz”“H2”的指示燈會(huì)熄滅〔2〕調(diào)整“RO1”來設(shè)置“下限頻率”和“上限頻率”之間的頻點(diǎn)數(shù)，一般而言，頻點(diǎn)數(shù)越少，掃頻速度越快：反之，掃頻速度越慢。掃頻參數(shù)設(shè)置好了之后，再按下“掃頻設(shè)置”即可輸出掃頻信號(hào)。將掃頻范圍設(shè)置為100Hz~25KHz，把示波器連接到信號(hào)源上輸出P2處〔示波器調(diào)為直流測(cè)試檔，此時(shí)點(diǎn)2輸出掃頻信號(hào)。③S2P2輸出的掃頻信號(hào)輸入到模塊S3P1P5比照觀看輸入輸出信號(hào)。表〔a〕低通無源濾波器逐點(diǎn)測(cè)法????(V)4444 4 4 4444f(Hz)4k6k10k14k 18k 20k 22k25k28k30k??截止頻率43.803.523.14 2.84 2.70 2.5820KHz2.462.202.10表〔b