實驗二1實驗二_模擬濾波器頻率特性測試

1、實驗二 模擬濾波器頻率特性測試一、實驗目的· 1、掌握低通無源濾波器的設計；· 2、學會將無源低通濾波器向帶通、高通濾波器的轉(zhuǎn)換；· 3、了解常用有源低通濾波器、高通濾器、帶通濾波器、帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)與特性；二、預備知識 · 1、 學習“模擬濾波器的逼近”；· 2、 系統(tǒng)函數(shù)的展開方法；· 3、低通濾波器的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換方法； 預習報告中回答以下問題：· 1、實際中常用的濾波器電路類型有哪些，有何特點？· 2、有源濾波器、無源濾波器的概念，優(yōu)缺點和各自的應用場合？· 3、繪出低通、帶通、帶阻、高通四種濾波器的

2、理想頻響曲線及實際頻響曲線，兩者有何根本區(qū)別，產(chǎn)生原因？三、實驗原理模擬濾波器根據(jù)其通帶的特征可分為：· （1）低通濾波器：允許低頻信號通過，將高頻信號衰減；· （2）高通濾波器：允許高頻信號通過，將低頻信號衰減；· （3）帶通濾波器：允許一定頻帶范圍內(nèi)的信號通過，將此頻帶外的信號衰減；· （4）帶阻濾波器：阻止某一頻帶范圍內(nèi)的信號通過，而允許此頻帶以外的信號衰減；各種濾波器的頻響特性圖： 圖2一1低通濾波器 圖2一2高通濾波器 圖2一3帶通濾波器 圖2一4帶阻濾波器· 在這四類濾波器中，又以低通濾波器最為典型，其它幾種類型的濾波器均可從它轉(zhuǎn)化

3、而來。1、系統(tǒng)的頻率響應特性是指系統(tǒng)在正弦信號激勵下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應隨激勵信號頻率變化的情況。用矢量形式表示： 其中：H(j)為幅頻特性，表示輸出信號與輸入信號的幅度比隨輸入信號頻率的變化關系；()為相頻特性，表示輸出信號與輸入信號的相位差隨輸入信號頻率的變化關系。2、H(j)可根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)H(s)求得：H(j)= H(s)s=j因此，對于給定的電路可根椐S域模型先求出系統(tǒng)函數(shù)H(s)，再求H(j)，然后討論系統(tǒng)的頻響特性。3、頻響特性的測量可分別測量幅頻特性和相頻特性，幅頻特性的測試采用改變激勵信號的頻率逐點測出響應的幅度，然后用描圖法描出幅頻特性曲線；相頻特性的測量方法亦可改變激勵信號的頻率

4、用雙蹤示波器逐點測出輸出信號與輸入信號的延時，根椐下面的公式推算出相位差 當響應超前激勵時為 正，當響應落后激勵時為負。四、實驗原理圖B函數(shù)發(fā)生=生生生器CH1 示波器RRR/2CC2CINPUTAIN1IN2OUT1OUT2GNDGND 圖2一5實驗電路圖中：R=38k，C=3900pF，紅色框內(nèi)為實驗板上的電路。五、實驗內(nèi)容及步驟： 將信號源CH1的信號波形調(diào)為正弦波，信號的幅度調(diào)為Vpp=10V 。 1、RC高通濾波器的頻響特性的測量： 將信號源的輸出端(A)接實驗板的IN1端，濾波后的信號OUT1接示波器的輸入(B) 。根據(jù)被測電路的參數(shù)及系統(tǒng)的頻特性，將輸入信號的頻率從低到高逐次改變

5、十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐個測量輸出信號的峰峰值大小(Vopp)及輸出信號與輸入信號的相位差 ，并將測量數(shù)據(jù)填入表一：表一Vi(V)101010101010101010101010101010f(Hz)1502003003504004505005501000150020002500300035004000Vo(v)1.441.21.262.963.283.6044.246.607.448.008.408.728.768.88()0.050240.037680.018840.0163280.0150720.012560.0113040.0100480.0037680.0018

6、840.00113040.00087920.00050240.00043960.00037682RC低通濾波器的頻響特性的測量： 將信號源的輸出(A)接實驗板的IN2，濾波后的輸出信號OUT2接示波器的輸入(B) 。根據(jù)被測電路的參數(shù)及系統(tǒng)的幅頻特性，將輸入信號的頻率從低到高逐次改變十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐個測量輸出信號的峰峰值大小(Vopp) 及()，并將測量數(shù)據(jù)填入表二：表二Vi(V)1010101010101010101010f(Hz)500700100012501500175020002500300035004000Vo(v)5.444.403.362.962.5

7、63.322.081.681.521.281.20()0.0100480.0081640.0069080.0053380.004710.0040820.0037680.00301440.00276320.0025120.00226083雙TRC帶阻濾波器的頻響特性的測量：將實驗板上的兩輸入端IN1與IN2短接，輸出端OUT1與OUT2短接；并將信號源的輸出 (A)接實驗板輸入(IN1 )或(IN2 )，濾波后的輸出OUT1或OUT2接示波器的輸入(B) 。根據(jù)被測電路的參數(shù)及系統(tǒng)的幅頻特性，將輸入信號的頻率從低到高逐次改變二十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐個測量輸出信號的峰峰值大

8、小(Vopp)及() ，并將測量數(shù)據(jù)填入表三：表三Vi(V)1010101010101010101010f(Hz)30501001502002503504505007501000Vo(v)8.488.487.445.924.883.842.1620.661.783.24()0.037680.034540.03140.028260.025120.0213520.0175840.018840.0119320.0075360.005338Vi(V)10101010101010101010f(Hz)1250150017502000225025003000350040004500Vo(v)4.245.1

9、25,766.326.727.047.527.848.088.16()0.0043960.00288880.0025120.0018840.00175840.00138160.00106760.0006280.00056520.0004396六、實驗儀器：函數(shù)發(fā)生器一臺 ，雙蹤示波器一臺，實驗板一塊 七、數(shù)據(jù)處理：1、整理實驗數(shù)據(jù)，并以f為橫坐標，VoVi為縱坐標，繪制三種濾波器的幅頻特性曲線；以f為橫坐標， ()為縱坐標，繪制三種濾波器的相頻特性曲線；并將測得的各濾波器的截止頻率與理論值進行比較。梁的振動實驗報告實驗目的改變梁的邊界條件，對比分析不同邊界條件，梁的振動特性（頻率、振型等）。對

10、比理論計算結(jié)果與實際測量結(jié)果。正確理解邊界條件對振動特性的影響。實驗內(nèi)容對懸臂梁、簡支梁進行振動特性對比，利用錘擊法測量系統(tǒng)模態(tài)及阻尼比等。實驗原理1、固有頻率的測定懸臂梁作為連續(xù)體的固有振動，其固有頻率為：，其一、二、三、四階時，簡支梁的固有頻率為：其一、二、三、四階時，其中E為材料的彈性模量，I為梁截面的最小慣性矩，為材料密度，A為梁截面積，l為梁的長度。試件梁的結(jié)構(gòu)尺寸：長L=610mm, 寬b=49mm, 厚度h=8.84mm. 材料參數(shù)： 45鋼，彈性模量E210 (GPa), 密度7800 (Kg/m3) 橫截面積：A4.33*10-4 (m2), 截面慣性矩：J=2.82*10-

11、9(m4)則梁的各階固有頻率即可計算出。2、實驗簡圖圖1 懸臂梁實驗簡圖圖2簡支梁實驗簡圖實驗儀器本次實驗主要采用力錘、加速度傳感器、YE6251數(shù)據(jù)采集儀、計算機等。圖3和圖4分別為懸臂梁和簡支梁的實驗裝置圖。圖5為YE6251數(shù)據(jù)采集儀。圖3 懸臂梁實驗裝置圖圖4 簡支梁實驗簡圖圖5 YE6251數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng) 實驗步驟 1:"在教學裝置選擇"中，選擇結(jié)構(gòu)類型為"懸臂梁"，如果選擇等份數(shù)為17，將需要測量17個測點。 2:本試驗可采用多點激勵，單點響應的方式，如果是劃分為17等份,請將拾振點放在第5點。 3:請將力錘的錘頭換成尼龍頭,并將力通道的低通濾波器設置為1KHz,將拾振的加速度通道的低通濾波器設置為2KHz。 4:用力錘對第1點激振，對應