有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)七集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用（n）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71四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

2、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）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)。如圖72（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(a)階低通濾波器幅頻特性曲線。電路圖（b）頻率特性圖72二階低

3、通濾波器電路性能參數(shù)AuP1RfR1二階低通濾波器的通帶增益1fO2tRC截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。謝謝觀賞品質(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(HPH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)。只要將圖72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,仿口LPH分析方法，不難求得HPF的幅頻特性。圖73二階高通濾波器謝謝觀賞電路性能參數(shù)Arfo、Q各量的函義同二階低通濾波器。圖73(b)為二階高

4、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。(a)電路圖3、帶通濾波器(BPF)(b)幅頻特性圖7-4二階帶通濾波器而比通頻帶下限頻率低和比上限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,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AupR4 RfR4R1cB中心頻率通帶寬度選擇性此電路的優(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BE

5、F。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(a)電路圖(b)頻率特性圖75二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選擇性AupfoRfR1B=2 (2 AU foQ2(2Aup)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、士 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)A A741 X 1 ；電阻器、電容器若干。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、二階低通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖72(a)(1)粗測(cè)：接通土12V電源。Ui接函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，令其輸出為U=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

6、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71937.f(Hz)10030050070080090081k1.5k2k3kVo(V)8887.66.066.325.474.723.121.880.862、二階高通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖73(a)(1)粗測(cè)：輸入U(xiǎn)=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)100110

7、3005008001k2kVo(V)5.285.767.67.67.67.67.6表72f(Hz)501003005008001k2kVo(V)3.2410.61514.612.610.63.443、帶通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖74(a),測(cè)量其頻率特性。記入表73。(1)實(shí)測(cè)電路的中心頻率fo(2)以實(shí)測(cè)中心頻率為中心，測(cè)繪電路的幅頻特性表74、帶阻濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖75(a)所示。(1)實(shí)測(cè)電路的中心頻率fo7-4。(2)測(cè)繪電路的幅頻特性，記入表表74f(Hz)fL(Hz)fH(Hz)BW(Hz)Vo(V)1.61k5.62k4.01k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：