有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告文件編碼（文件編碼（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。實(shí)驗(yàn)七集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用(Ⅱ)—有源濾波器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉用運(yùn)放、電阻和電容組成有源低通濾波、高通濾波和帶通、帶阻濾波器。2、學(xué)會(huì)測(cè)量有源濾波器的幅頻特性。二、實(shí)驗(yàn)原理（a）低通（b）高通(c)帶通（d）帶阻圖7－1四種濾波電路的幅頻特性示意圖由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號(hào)?？捎迷谛畔⑻幚怼?shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面，但因受運(yùn)算放大器頻帶限制，這類濾波器主要用于低頻范圍。根據(jù)對(duì)頻率范圍的選擇不同，可分為低通(LPF)、高通(HPF)、帶通(BPF)與帶阻(BEF)等四種濾波器，它們的幅頻特性如圖7－1所示。具有理想幅頻特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能用實(shí)際的幅頻特性去逼近理想的。一般來說，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數(shù)越高,幅頻特性衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡(luò)的節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越繁瑣，電路調(diào)試越困難。任何高階濾波器均可以用較低的二階RC有濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。1、低通濾波器（LPF）有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。低通濾波器是用來通過低頻信號(hào)衰減或抑制高頻信號(hào)。有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。如圖7－2（a）所示，為典型的二階有源低通濾波器。它由兩級(jí)RC濾波環(huán)節(jié)與同相比例運(yùn)算電路組成，其中第一級(jí)電容C接至輸出端，引入適量的正反饋，以改善幅頻特性。圖7－2（b）為二階低通濾波器幅頻特性曲線。(a)電路圖(b)頻率特性圖7－2二階低通濾波器電路性能參數(shù)二階低通濾波器的通帶增益品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。2、高通濾波器（HPF）與低通濾波器相反，高通濾波器用來通過高頻信號(hào)，衰減或抑制低頻信號(hào)。有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。只要將圖7－2低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成二階有源高通濾波器，如圖7－3(a)所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡象”關(guān)系，仿照LPH分析方法，不難求得HPF的幅頻特性。有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。(a)電路圖(b)幅頻特性圖7－3二階高通濾波器電路性能參數(shù)AuP、fO、Q各量的函義同二階低通濾波器。圖7－3（b）為二階高通濾波器的幅頻特性曲線，可見，它與二階低通濾波器的幅頻特性曲線有“鏡像”關(guān)系。3、帶通濾波器（BPF）（a）電路圖(b)幅頻特性圖7-4二階帶通濾波器這種濾波器的作用是只允許在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)均加以衰減或抑制。典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波器中將其中一級(jí)改成高通而成。如圖7－4（a）所示。電路性能參數(shù)通帶增益中心頻率通帶寬度有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。選擇性有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。此電路的優(yōu)點(diǎn)是改變Rf和R4的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率。4、帶阻濾波器（BEF）如圖7－5（a）所示，這種電路的性能和帶通濾波器相反，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號(hào)不能通過（或受到很大衰減或抑制），而在其余頻率范圍，信號(hào)則能順利通過。在雙T網(wǎng)絡(luò)后加一級(jí)同相比例運(yùn)算電路就構(gòu)成了基本的二階有源BEF。(a)電路圖(b)頻率特性圖7－5二階帶阻濾波器電路性能參數(shù)通帶增益中心頻率帶阻寬度B＝2（2－Aup）f0選擇性三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、±12V直流電源2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、頻率計(jì)6、μA741×1；電阻器、電容器若干。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、二階低通濾波器有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。實(shí)驗(yàn)電路如圖7－2(a)有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。（1）粗測(cè)：接通±12V電源。ui接函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，令其輸出為Ui＝1V的正弦波信號(hào)，在濾波器截止頻率附近改變輸入信號(hào)頻率，用示波器或交流毫伏表觀察輸出電壓幅度的變化是否具備低通特性，如不具備，應(yīng)排除電路故障。（2）在輸出波形不失真的條件下，選取適當(dāng)幅度的正弦輸入信號(hào)，在維持輸入信號(hào)幅度不變的情況下，逐點(diǎn)改變輸入信號(hào)頻率。測(cè)量輸出電壓，記入表7-1中，描繪頻率特性曲線。表7－1f(Hz)1003005007008009001k2k3kVo(V)8882、二階高通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖7－3(a)（1）粗測(cè)：輸入U(xiǎn)i＝1V正弦波信號(hào)，在濾波器截止頻率附近改變輸入信號(hào)頻率，觀察電路是否具備高通特性。（2）測(cè)繪高通濾波器的幅頻特性曲線，記入表7-2。f(Hz)1001103005008001k2kVo(V)表7－2f(Hz)501003005008001k2kVo(V)153、帶通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖7－4(a)，測(cè)量其頻率特性。記入表7－3。（1）實(shí)測(cè)電路的中心頻率fO有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。（2）以實(shí)測(cè)中心頻率為中心，測(cè)繪電路的幅頻特性有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共8頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。表7－34、帶阻濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖7－5(a)所示。（1）實(shí)測(cè)電路的中心頻率f0（2）測(cè)繪電路的幅頻特性，記入表7-4。表7－4f(Hz)fL(Hz)fH(Hz)BW(Hz)Vo(V)八、思考題1、舉例說明上述四種電路在實(shí)際生活中的應(yīng)用范圍及作用。答：1、低通濾波器：一般用于濾除高頻干擾2、高通濾波器：一般用于濾除低頻干擾或交流耦合3、帶滯濾波器：一般用于通過限定帶寬的有效信號(hào)4、帶阻濾波器：一般用于濾除特定頻率的干