有源濾波器實驗

東南大學電工電子實驗中心實驗報告第8次實驗名稱：有源濾波器實驗完成名次：成績：實驗八有源濾波器實驗實驗目的：掌握由運算放大器組成的RC有源濾波器的工作原理熟練掌握RC有源濾波器的工程設計方法掌握濾波器基本參數的測量方法進一步熟悉MultiSim軟件高級分析功能的使用方法設計提示：有源濾波器設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。帶寬：當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。增益范圍：有源濾波器設計需要有一定的增益。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致其帶寬低於預期的最大帶寬，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於實際應用來說太小或太大的電阻。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用里，你需要計算這些影響（以及電路中的電阻所產生熱噪聲的影響）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。動態(tài)范圍：在具有高Q值的濾波器里面，中間信號有可能大於輸入信號或者大於輸出信號。對操作恰當的濾波器來說，所有的這些信號必須能夠通過而無出現削波或過度失真的情況目前已經有很多專業(yè)的有源濾波器設計軟件如：德州儀器的FilterPro、國家半導體WEBENCH?中的ActiveFilterDesigner、NuhertzTechnologies的FilterSolutions等。這些軟件可以根據您的設計指標要求很快的算出電路參數，很大程度上節(jié)省了開發(fā)周期。預習思考：根據38頁實驗內容1的指標要求，設計一個低通濾波器，畫出電路圖，計算各元件參數。所有的電阻和電容值必須采用標稱值代替計算值。計算過程：根據設計要求：截止頻率，利用公式有：根據現有元件的標稱值，選擇，使得逼近計算值。此時的實際值應為當時，由得到取，使逼近計算值，此時的實際值為電路設計與MultiSim模擬：根據39頁實驗內容2的指標要求，設計一個高通濾波器，畫出電路圖，計算各元件參數。所有的電阻和電容值必須采用標稱值代替計算值。計算過程：根據設計要求：截止頻率，仍取，利用公式有：由于的取值不變，的選取，通帶增益與上題一樣。當時，由得到取，使逼近計算值，此時的實際值為電路設計與MultiSim模擬：用Multisim軟件完成38頁實驗內容1、2、3必做實驗：實物搭接完成38頁實驗內容1，測量帶內增益、截止頻率和帶外衰減速率，畫出幅頻特性曲線數據測量與記錄：2505008001K1.5K2K5K10KVi/V1V1V1V1V1V1V1V1VVo/V1.581.571.571.551.541.530.350.09320lgAv3.973.913.913.813.753.69—9.11—20.71作圖：帶內增益為；為截止增益，實測得對應的截止頻率；由幅頻特性曲線看出，帶外衰減速率可以用5KHz和10KHz時的分貝數測出：（—9.11）—（—20.71）=11.6dB，即11.6dB/倍頻，也即38dB/十倍頻題目要求處的衰減速率不低于，滿足要求。部分波形圖：通帶：截止：實物搭接完成39頁實驗內容2，測量帶內增益、截止頻率和帶外衰減速率，畫出幅頻特性曲線數據測量與記錄：保證501002503004005001K2KVi/V1V1V1V1V1V1V1V1VVo/V0.0170.0670.390.570.891.131.551.5620lgAv—35.39—23.47—8.17—4.48—1.021.063.803.86根據題目要求，的幅度衰減不低于，由實測數據，時增益為20lg0.41=—7.74dB,衰減為3.86—（—8.17）=12.03>12dB，滿足要求。帶內增益為20lg1.56=3.86；為截止增益，實測得對應的截止頻率；由幅頻特性曲線看出，帶外衰減速率可以用和時的分貝數測出：（—8.17）—（—23.47）=15.3dB，即15.3dB/2.5倍頻，即39dB/十倍頻。作圖：部分波形圖：通帶：截止：注意事項：電阻的標稱值盡可能接近設計值，