科院有源濾波器

1、實(shí)驗(yàn)五 有源濾波器 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握由集成運(yùn)放構(gòu)成的有源濾波器。2 進(jìn)一步掌握頻率特性的測(cè)試方法。3 學(xué)會(huì)繪制對(duì)數(shù)頻率特性曲線。二 實(shí)驗(yàn)原理由運(yùn)放和RC網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)成有源濾波器，與無(wú)源的LC濾波器相比較，它具有體積小，效率高，頻率特性好等優(yōu)點(diǎn)。濾波器根據(jù)工作頻率范圍可分為低通，高通，帶通和帶阻四種類型。若按濾波器的傳遞函數(shù)的分母階數(shù)，可分為低階（一階、二階）和高階（三階及以上）兩種，階數(shù)愈高，其幅頻特性通帶外的衰減就愈快，濾波效果就愈好。一階低通有源濾波器電路如圖5-1（a）所示，它是由一級(jí)RC低通電路的輸出再接上一個(gè)同相輸入比例放大器構(gòu)成。 （a）一階低通濾波電路 （b）一階低通濾波電路幅頻

2、特性圖5-1 一階低通濾波電路及幅頻特性該電路的傳遞函數(shù)為 式中稱為截止角頻率，傳遞函數(shù)的模為幅角為該電路的幅頻特性如圖5-1（b）示，通帶以外以/十倍頻衰減。典型的二階低通有源濾波器電路如圖5-2（a）所示，由兩級(jí)RC低通電路后接一同相輸入比例放大器構(gòu)成。圖中下端接至電路的輸出端，其目的是改善在附近的濾波特性，這是因?yàn)樵谇医咏?的范圍內(nèi)，和的相位差在90º以內(nèi)，起正反饋?zhàn)饔?，因而有利于提高這段范圍內(nèi)的輸出幅度。（a）二階低通濾波器 （b）二階低通濾波器幅頻特性圖5-2 二階低通濾波器及其幅頻特性該電路的傳遞函數(shù)為 式中 稱為品質(zhì)因數(shù)電路的幅頻特性曲線如圖5-2（b）示，不同的值，

3、幅頻特性曲線不同，通帶外的幅頻特性曲線以十倍頻衰減。若電路設(shè)計(jì)得使，即，那么該濾波電路的幅頻特性在通帶內(nèi)有最大平坦度，稱為巴特沃茲（Botterworth）濾波器。例：低通濾波器（LPF）設(shè)計(jì)實(shí)例要求設(shè)計(jì)一個(gè)LPF，其截止頻率為500Hz，值為0.707，處的衰減速率不低于倍頻。首先，因?yàn)橐筇幍乃p速率不低于倍頻。確定濾波器的階數(shù)為2；然后 根據(jù)的值選擇電容C的值，一般來(lái)講，濾波器中電容的容量要小于1F，電阻的值至少要求級(jí)。假設(shè)取，則根據(jù)即 可求得。最后再根據(jù)值求和，因?yàn)椋?，又因?yàn)榧蛇\(yùn)放要求兩個(gè)輸入端的外接電阻對(duì)稱，可得 可得：，。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 按圖接好二階低通有源濾波電路，取，。 2

4、測(cè)試濾波器的幅頻特性濾波器輸入加正弦信號(hào)，維持信號(hào)的大?。ㄓ行е担?，改變信號(hào)的頻率，測(cè)量在不同頻率下輸出電壓值，數(shù)據(jù)填入表5-1。表5-15201002003004005006001000500010000畫出濾波器幅頻特性曲線，橫坐標(biāo)以對(duì)數(shù)刻度，縱坐標(biāo)以分貝刻度，由幅頻特性曲線決定頻率，即上限頻率。四預(yù)習(xí)要求1 了解有源濾波器的分類及其濾波特性。掌握有源濾波器的基本電路及其工作原理。2 理論計(jì)算圖5-2（a）示電路若，時(shí)的上限頻率。五思考題1 圖（a）電路是不是一個(gè)勃特沃茲型濾波器？2 若欲設(shè)計(jì)一個(gè)二階高通勃特沃茲型有源濾波器，下限頻率，那么應(yīng)將圖(a)電路及參數(shù)做哪些改變？畫出電路，確定元件參數(shù)。六實(shí)驗(yàn)儀器及器材1電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱MS-A 1