低通濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告2

1、二階低通濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)老師：xxx學(xué)院：xxx學(xué)院專(zhuān)業(yè)：電子信息工程班級(jí)：電信11組 別：xxx 小組(xxx xxx xxx )二階低通濾波器的設(shè)計(jì)學(xué)院：物電學(xué)院 班級(jí)：電子11 學(xué)號(hào)：1070211014030姓名：張偉安朋博朱秋霞 指導(dǎo)教師：邵婷婷2013 年 12 月 10 r一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮?shí)驗(yàn)?zāi)康模贺?、學(xué)習(xí)rc有源濾波器的設(shè)計(jì)方法；2、由濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算電路元件參數(shù)；3、設(shè)計(jì)二階rc有源濾波器（低通）4、掌握有源濾波器的測(cè)試方法；5、測(cè)量有源濾波器的幅頻特性。實(shí)驗(yàn)要求：1、設(shè)計(jì)二階有源低通濾波器電路，計(jì)算電路元件參數(shù)，2、性能指標(biāo)fz=2khz3、增益av=2二、電路

2、原理及設(shè)計(jì)方案1、實(shí)驗(yàn)原理濾波器是一種能使有用信號(hào)通過(guò)，濾除信號(hào)屮的無(wú)用頻率，即抑制無(wú)用信號(hào)的電子裝貫。 有源濾波器實(shí)呩上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。低通濾波器是一個(gè)通過(guò)低頻信號(hào)而 衰減或抑制高頻信號(hào)的部件。理想濾波器電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有一定幅值和線(xiàn)性相移， 而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。但實(shí)際濾波器不能達(dá)到理想要求。2設(shè)計(jì)方案：方案框圖框圖的作川 rc網(wǎng)絡(luò)的作用在電路屮rc網(wǎng)絡(luò)起著濾波的作用，濾掉不需要的信號(hào)，這樣對(duì)波形的選取上起著至 關(guān)重要的作用，通常主要有電阻和電容組成。放大器的作用電路中運(yùn)川了同相運(yùn)放，其閉環(huán)增益，aup=!+r4/r3同相放大器具有輸入阻抗非常 高，輸出阻抗很低的特

3、點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)反饋電路的作用將輸入量的一部分或全部通過(guò)一定的電路形式作用到輸入冋路，用來(lái)影響輸入量。壓控電壓源低通濾波原理電路如上圖就是二階壓控低通濾波器的原理圖，電路中既引入了負(fù)反饋，又引入了正反饋， 當(dāng)信號(hào)頻率趨于0時(shí)，由于c1的電抗趨于無(wú)窮大，因而正反饋很弱，當(dāng)信號(hào)頻率趨于無(wú)窮 大時(shí)，由于c2的電抗為0,因而up(s)趨于0,可以想象，只要正反饋引入得當(dāng)，就既可能 在f=f0時(shí)使電壓放大倍數(shù)值增大，又不會(huì)因正反饋過(guò)強(qiáng)而產(chǎn)生自激震蕩，因?yàn)橥蜉斎攵?電位控制由集成運(yùn)放和r1,r2組成，故稱(chēng)為壓控電壓源濾波電路。優(yōu)點(diǎn)該電路具有元件少，增益穩(wěn)定，頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，電路中c1c2 r1r

4、2構(gòu)成 反饋網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)©放大器接成電壓跟隨器形式，帶負(fù)載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：在指定的頻率下，q值受制于材料的限制，為簡(jiǎn)化計(jì)算，令r2=r3=r, c1=c2=c,根據(jù)“虛短”和“虛斷”特性以及疊加定理可解得傳遞函數(shù):j7t (s) - l +(3-ahp)sc/? + (sc/?)2 aup s中,得濾波器的頻率響應(yīng)表達(dá)式:up式屮，(£)2+j(3up令i1-©2"。-冷h解得該濾波器的上限截止頻率為fn'l+y/s/o1.27/o定義有源低通濾波器的等效品質(zhì)因數(shù)q為f=f0時(shí)電壓放大倍數(shù)的模與通帶放人倍數(shù)之 比，即 q= i au | | f=f0

5、/ i aup | =l/(3-aup)可見(jiàn)(3是£='0吋的電壓放大倍數(shù)與通很 放大倍數(shù)之比。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本次實(shí)臉采用上述二階壓控型低通濾波器 電路圖。令 乂 up = 1+=2-fp= 7/0-1.27/0=1.27 = 2khz 可耳= rf = lookn, c=0.01juf,穴= 10.122 kfl3.電路設(shè)計(jì)圖三.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，進(jìn)行仿真(1)當(dāng)輸入1.5v, 500hz正弦波時(shí)得到輸入輸出波形為：由圖知輸山的波形幅值變?yōu)檩斎氲膬杀蹲笥?，即aup=2,說(shuō)明f<2khz吋，為通帶 (2)當(dāng)輸入1.5v, 2khz正弦波時(shí)得到輸入波形為：巾閣知輸

6、出的波形幅值變?yōu)檩斎氲?.414倍左右，說(shuō)明f=2khz為其截止頻率 （3）當(dāng)輸入1.5v, 12khz正弦波時(shí)得到輸入輸出波形：柚比例x 位» fo lya 加敦 i b/a | a/& j白動(dòng)由圖知輸山的波形幅值約為零，說(shuō)明f>2khz為其阻帶pif往|標(biāo)甘實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：理?yè)層?jì)算：由二階壓控型低通濾波器的工作原理 分析可知：通帶電壓放大倍數(shù)人p = 1 +=2； r "1所以，在通頻帶內(nèi)，|4|-4up =2,201g|4|=6.021dbr 相移0 = 0;當(dāng)產(chǎn)/0=1.575khz時(shí), au=aup =2, 201g|4|=6.021db； ¥，h=2khz時(shí)，|4|=1.4182, 201g|4|=3.035db,實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較與分析:通過(guò)比較分析函數(shù)信號(hào)發(fā)射器的圖像的輸出結(jié)果和理論計(jì)算值，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在誤 差范圍內(nèi)可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)思路正確合理。誤差分析：1、實(shí)際的集成運(yùn)算放大器并非是理想的，故將其看作理想運(yùn)放來(lái)分析存在誤差（主要 誤差）；2、電阻與電容的實(shí)際參數(shù)與標(biāo)稱(chēng)值不等，存在微小誤差；3、導(dǎo)線(xiàn)及電路各節(jié)點(diǎn)處有微小電阻；實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.二階壓