无源滤波器的研究

合集下载

有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告
源:
滤波器是用来处理频率信号的电子设备,包括电子设备中有源滤波器(Active
Filter)和无源滤波器(Passive Filter)。

现在,本实验组将进行关于有源滤波器和无
源滤波器性能对比的实验后评估。

实验问题:
本实验将比较有源滤波器和无源滤波器的性能,考察它们在不同频率下的工作特性及
其各自的优缺点。

实验步骤:
实验步骤如下:
(1)设置实验仪器:首先,将有源滤波器和无源滤波器的信号电路连接到仪器的通
道A和B。

将两个通道的增益调节至0dB,以加强测量结果的准确性。

(2)有源滤波器实验:调节已经设置好的有源滤波器,以实现不同的截止频率。


信号源接到输入端,同时用示波器观察输入和输出信号,以观察滤波器特性。

(4)实验结果及分析:以两种滤波器不同的截止频率为参数,绘制其频率特性曲线,比较其各自的优势及特性,并对实验结果进行总结。

实验结果:
实验结果,有源滤波器在相同截止频率下比无源滤波器的工作效果要好,并且具有较
高的增益,低的失真,高的抑制比和快速的反应速度。

无源滤波器的灵敏度有限,受限于
增益,失真的和抑制比的变化范围也更小,反应速度也慢很多。

无源滤波器的设计及仿真研究

无源滤波器的设计及仿真研究

无源滤波器的设计及仿真研究无源滤波器是一种滤波器,以被动元件(电阻、电感、电容等)构成,不需要外部电源驱动。

它在许多电子电路中被广泛应用,可以对电路信号进行滤波、放大、衰减等处理。

在本篇文章中,我们将介绍无源滤波器的设计及仿真研究方法。

首先,无源滤波器的设计需要确定滤波器的类型和特性。

常见的无源滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

根据实际需求选择合适的滤波器类型。

其次,根据设计要求和滤波器类型选择合适的滤波器传输函数。

传输函数可以决定滤波器的频率响应特性。

常见的传输函数有巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆(Elliptic)等。

接下来,根据选择的传输函数和滤波器类型,推导滤波器的网络结构。

无源滤波器的网络结构可以通过阻抗转换、阶梯电阻网络和π型网络等方法实现。

设计完成后,使用电路仿真软件进行无源滤波器的仿真研究。

常用的电路仿真软件有Multisim、PSPICE、LTspice等。

通过仿真研究,可以验证设计的滤波器的性能是否符合要求,进一步优化设计。

在电路仿真软件中,可以设置滤波器的输入信号和理想频率响应,然后观察输出信号的频率响应特性。

根据仿真结果,可以进行一系列的分析和优化,例如:调整电路元素数值、改变滤波器阶数、改变滤波器类型等。

最后,对设计完成的滤波器进行实验验证。

通过实验测量滤波器的频率响应特性,与仿真结果进行比较,评估滤波器的性能。

若有差异,可以进一步对滤波器进行调整和优化。

总结起来,无源滤波器的设计及仿真研究可以分为确定滤波器类型、选择传输函数、推导网络结构、电路仿真研究和实验验证等步骤。

通过设计和仿真优化,可以得到性能符合要求的滤波器。

有源和无源滤波器实验报告

有源和无源滤波器实验报告

有源和无源滤波器实验报告1. 引言滤波器是信号处理中常用的工具,用于去除信号中的噪声或选择特定频率范围的信号。

滤波器可以分为有源和无源滤波器两种类型。

有源滤波器使用了一个或多个放大器来增强输入信号的能力,而无源滤波器则不使用放大器来改变信号的幅值。

本实验旨在比较有源和无源滤波器的性能差异,并对其进行测试和评估。

2. 实验目的本实验的目的是通过设计和测试有源和无源滤波器来了解它们的工作原理和性能特点,并对其进行比较。

3. 实验材料•信号发生器•电阻•电容•电感•示波器•多用表•连接线4. 实验步骤4.1 有源低通滤波器设计和测试1.根据所给的电路图,连接有源低通滤波器电路。

2.使用信号发生器产生一个频率为1000Hz的正弦波信号作为输入信号。

3.使用示波器测量输入和输出信号的幅值。

4.记录输入和输出信号的幅值,并计算增益。

5.将信号发生器的频率逐步调整,重复步骤3和4,以获得有源低通滤波器的频率响应曲线。

4.2 无源高通滤波器设计和测试1.根据所给的电路图,连接无源高通滤波器电路。

2.使用信号发生器产生一个频率为1000Hz的正弦波信号作为输入信号。

3.使用示波器测量输入和输出信号的幅值。

4.记录输入和输出信号的幅值,并计算增益。

5.将信号发生器的频率逐步调整,重复步骤3和4,以获得无源高通滤波器的频率响应曲线。

4.3 结果分析与比较1.将有源低通滤波器和无源高通滤波器的频率响应曲线进行比较。

2.分析并比较它们的增益特性、截止频率以及对不同频率信号的响应情况。

5. 实验结果实验结果如下:5.1 有源低通滤波器频率响应曲线在实验中,我们测得有源低通滤波器的频率响应曲线如下图所示:在这里插入有源低通滤波器的频率响应曲线图5.2 无源高通滤波器频率响应曲线在实验中,我们测得无源高通滤波器的频率响应曲线如下图所示:在这里插入无源高通滤波器的频率响应曲线图6. 结论通过对有源低通滤波器和无源高通滤波器的设计和测试,我们得出以下结论:- 有源滤波器能够增强输入信号的能力,具有较高的增益。

无源和有源滤波器实验报告

无源和有源滤波器实验报告

无源和有源滤波器实验报告无源和有源滤波器实验报告引言:滤波器是电子电路中常见的一个组件,它可以对信号进行处理,使得输出信号满足特定的频率响应要求。

根据电路中是否引入能量源,滤波器可以分为无源滤波器和有源滤波器两种类型。

本实验旨在通过搭建无源和有源滤波器电路,并对其进行测试和比较,以了解它们的工作原理和特性。

实验一:无源滤波器1.1 实验目的通过搭建无源滤波器电路,观察和分析其频率响应特性。

1.2 实验原理无源滤波器是指不引入能量源的滤波器,它主要由电感和电容组成。

在本实验中,我们将使用RC滤波器作为无源滤波器的代表。

RC滤波器由一个电阻和一个电容串联而成,通过改变电阻和电容的数值可以调节滤波器的截止频率。

1.3 实验步骤1)根据实验要求,选择合适的电阻和电容数值。

2)按照电路图搭建无源滤波器电路。

3)连接信号发生器和示波器,设置信号发生器输出正弦波信号。

4)逐渐调节信号发生器的频率,观察示波器上输出信号的振幅变化。

5)记录不同频率下的输出振幅,并绘制频率-振幅曲线。

1.4 实验结果与分析通过实验我们得到了频率-振幅曲线,可以看出在截止频率以下,输出信号的振幅基本保持不变,而在截止频率以上,输出信号的振幅逐渐减小。

这是因为在截止频率以下,电容对低频信号的阻抗较大,起到了滤波的作用;而在截止频率以上,电容对高频信号的阻抗较小,导致信号通过电容而无法被滤波。

实验二:有源滤波器2.1 实验目的通过搭建有源滤波器电路,观察和分析其频率响应特性。

2.2 实验原理有源滤波器是指引入能量源的滤波器,它可以通过放大器等有源元件来增强滤波效果。

在本实验中,我们将使用激励放大器和RC滤波器组成有源滤波器。

2.3 实验步骤1)根据实验要求,选择合适的电阻、电容和放大器数值。

2)按照电路图搭建有源滤波器电路。

3)连接信号发生器、放大器和示波器,设置信号发生器输出正弦波信号。

4)逐渐调节信号发生器的频率,观察示波器上输出信号的振幅变化。

rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理

rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理

rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理无源滤波器和有源滤波器是电子电路中常见的两种滤波器,它们利用不同的元器件和工作原理来实现对特定频率信号的滤波。

其中,无源滤波器是由无源元件(如电阻和电容)组成的滤波器,而有源滤波器则是由有源元件(如放大器)与无源元件组成的滤波器。

本文将从深度和广度两个方面探讨这两种滤波器的工作原理,以帮助读者更好地理解它们在电子电路中的应用。

一、无源滤波器的工作原理1. 无源滤波器的基本结构无源滤波器由电容和电感组成,通常包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

其中,电容和电感分别对应频率响应的不同特性,通过它们的组合可以实现对不同频率信号的滤波。

2. 无源滤波器的工作原理在无源滤波器中,由于没有放大器或其他有源元件来提供能量,因此滤波器的输出信号不能比输入信号的幅度更大。

它们的工作原理是基于电容和电感的频率特性,利用不同频率信号在电容和电感上的响应来实现滤波效果。

在低通滤波器中,高频信号通过电容而被阻断,而低频信号可以通过电感并输出。

3. 无源滤波器的优点和局限性无源滤波器可以实现简单的电路结构和低成本的滤波效果,但也存在着频率范围受限、无法增益信号和难以调节的局限性。

二、有源滤波器的工作原理1. 有源滤波器的基本结构有源滤波器在无源滤波器的基础上加入了放大器或其他有源元件,使得滤波器不仅能够对信号进行滤波,还能够对信号进行放大或衰减。

常见的有源滤波器包括运算放大器滤波器、晶体管滤波器和集成电路滤波器等。

2. 有源滤波器的工作原理有源滤波器利用放大器的放大和反馈作用来实现对信号的滤波效果。

在有源滤波器中,放大器提供了增益,并利用反馈网络来调节放大器的频率响应,从而实现对特定频率信号的滤波。

3. 有源滤波器的优点和局限性有源滤波器具有灵活的频率范围、可调的增益和滤波效果好等优点,但也存在着电路结构复杂、成本较高和对放大器性能要求较高的局限性。

总结回顾通过本文的介绍,我们可以更全面、深刻地理解无源滤波器和有源滤波器的工作原理。

(实验二)无源和有源滤波器

(实验二)无源和有源滤波器

(实验二)无源和有源滤波器实验目的:1.了解无源滤波器和有源滤波器的基本原理2.熟练掌握RC、RL、RCL、LPF、HPF、BPF、BSF等滤波器的设计与实现3.通过实验掌握电容和电感的电气特性及其滤波器的设计和制作实验仪器:示波器、信号发生器、电容测试仪、电阻测试仪、电感测试仪实验内容:一、无源滤波器1.RC滤波器(1)低通滤波器:从信号发生器输出的正弦波接到电路的输入端,同时连接示波器探头,把探头分别接到电容器C和电阻R两端,调整信号发生器的频率,观察示波器上正弦波的振幅与频率变化,得到RC滤波器的减频特性曲线。

(2)高通滤波器:同样连接电路并调整信号发生器频率,示波器上高通滤波器输出电压的振幅随着频率的变化而发生变化,得到高通滤波器的增频特性曲线。

2.RL滤波器仿照RC滤波器的示范,再借助于电感L,设计和实现一个低通RL滤波器,同样测试示波器的输出特性曲线。

3.RCL滤波器结合RC和RL滤波器的经验,接入电容C和电感L以及电阻R,基本组合形式有π型/△型/串联型/并联型。

并分别实现和调试它们的滤波器特性。

二、有源滤波器1.甲类和乙类滤波器分别设计和实现比较典型的甲类和乙类无源滤波器。

将信号发生器的正弦波接入有源滤波器的输入端,选择并连接合适的电容和电阻,再选择一个适当的放大器反馈电路,经过放大器的功率放大和滤波器的频谱滤波,输出筛选后的高清正弦波到示波器。

2.低通/高通/带通/带阻滤波器设计从理论上推导出差分放大器电路的频率响应函数,根据函数形式选择合适的电容和电阻,设计并制作差分放大器,最后通过实测数据检验其频率响应的有效性和准确性。

3.低通/高通/带通/带阻滤波器实验在购买好的AD623差分放大器芯片的基础上,结合理论计算和模拟仿真结果,选择合适的电容和电阻参数,将芯片安装在面包板上,经过电阻电容网络的选取和调试,制作出低通/高通/带通/带阻滤波器,逐一测试滤波器的性质和曲线特性。

无源滤波器和有源滤波器实验报告

无源滤波器和有源滤波器实验报告

无源滤波器和有源滤波器实验报告无源滤波器和有源滤波器实验报告引言滤波器在电子领域中起着至关重要的作用,它可以帮助我们去除信号中的噪声,提高信号的质量。

无源滤波器和有源滤波器是两种常见的滤波器类型,它们在电路结构和性能特点上有所不同。

本实验旨在通过搭建无源滤波器和有源滤波器电路,比较它们的滤波效果和特点。

实验一:无源滤波器无源滤波器是由被动元件(如电阻、电容、电感)构成的滤波电路。

在本实验中,我们选择了RC低通滤波器进行研究。

1. 实验目的通过搭建RC低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。

2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、电阻、电容、示波器等。

b. 搭建电路:按照电路图连接电阻和电容,接入电源和示波器。

c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。

d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。

3. 实验结果通过实验观察,我们得到了RC低通滤波器的频率响应曲线。

在低频情况下,输出信号基本与输入信号保持一致;而在高频情况下,输出信号的幅度会逐渐降低,起到了滤波的作用。

这是因为电容器在高频情况下的阻抗较小,导致信号通过电容器的路径而绕过电阻。

实验二:有源滤波器有源滤波器是由主动元件(如运算放大器)和被动元件组成的滤波电路。

在本实验中,我们选择了Sallen-Key低通滤波器进行研究。

1. 实验目的通过搭建Sallen-Key低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。

2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、运算放大器、电阻、电容、示波器等。

b. 搭建电路:按照电路图连接运算放大器、电阻和电容,接入电源和示波器。

c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。

d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。

3. 实验结果通过实验观察,我们得到了Sallen-Key低通滤波器的频率响应曲线。

与RC滤波器相比,Sallen-Key滤波器具有更好的滤波效果和增益稳定性。

有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告实验目的,通过实验,掌握有源和无源滤波器的基本原理和特点,了解其在电路中的应用。

一、实验原理。

有源滤波器是利用放大器的放大作用和反馈作用,通过RC、RL等滤波电路实现滤波功能。

无源滤波器是利用电感、电容等被动元件组成的滤波电路实现滤波功能。

有源滤波器一般具有较高的输入电阻和较低的输出电阻,可以满足各种输入输出阻抗的匹配。

无源滤波器一般具有较低的输入电阻和较高的输出电阻,适合于与高阻抗的负载匹配。

二、实验仪器和器件。

1. 信号发生器。

2. 示波器。

3. 电阻、电容、电感。

4. 运算放大器。

5. 电路板、连接线等。

三、实验内容。

1. 有源低通滤波器的实验。

(1)按照实验电路图连接电路;(2)调节信号发生器的频率和幅值,观察输出波形,并记录实验数据;(3)分析实验数据,得出有源低通滤波器的频率特性曲线。

2. 无源高通滤波器的实验。

(1)按照实验电路图连接电路;(2)调节信号发生器的频率和幅值,观察输出波形,并记录实验数据;(3)分析实验数据,得出无源高通滤波器的频率特性曲线。

四、实验结果与分析。

通过实验数据的记录和分析,我们得出了有源低通滤波器和无源高通滤波器的频率特性曲线。

可以清楚地看到,在一定频率范围内,有源滤波器和无源滤波器对信号的响应特性,从而验证了它们的滤波功能。

五、实验总结。

通过本次实验,我们深入理解了有源和无源滤波器的原理和特点,掌握了它们在电路中的应用。

同时,通过实验操作,提高了我们的动手能力和实验数据处理能力。

六、实验心得。

本次实验让我对有源无源滤波器有了更深入的了解,也提高了我的实验操作能力和数据分析能力。

在未来的学习和工作中,我会更加注重理论与实践相结合,不断提高自己的专业能力。

以上就是本次有源无源滤波器实验的实验报告,希望能对大家有所帮助。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

无源滤波器的研究一、实验目的1.掌握测定R 、C 无源滤波器的幅频特性的方法。

2.了解由R 、C 构成的一些简单的二阶无源滤波电路及其特性。

3.通过理论分析和实验测试加深对无源滤波器的认识。

二、实验原理滤波器是一种选择装置,它对输入信号进行加工和处理,从中选出某些特定的信号作为输出。

电滤波器的任务是对输入信号进行选频加权传输。

电滤波器是Campbell 和wagner 在第一次世界大战期间各自独立发明的,当时直接应用于长途载波电话等通信系统。

电滤波器主要由无源元件R 、L 、C 构成,称为无源滤波器。

滤波器的输出与输入关系通常用电压转移函数H(S)来描述,电压转移函数又称为电压增益函数,它的定义如下)()()(0S U S U S H i =式中U O (S)、U i (S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。

在正弦稳态情况下,S=j ω,电压转移函数可写成)(0)()()()(ωφωωωωj i e j H j U j U j H ==∙∙式中H j ()ω表示输出与输入的幅值比,称为幅值函数或增益函数,它与频率的关系称为幅频特性;Φ(ω)表示输出与输入的相位差,称为相位函数,它与频率的关系称为相频特性。

幅频特性与相频特性统称滤波器的频率响应。

滤波器的幅频特性很容易用实验方法测定。

本实验仅研究一些基本的二阶滤波电路。

滤波器按幅频特性的不同,可分为低通、高通、带通和带阻和全通滤波电路等几种,图附录1—1给出了低通、高通、带通和带阻滤波电的典型幅频特性。

低通滤波电路,其幅频响应如图附录1—1(a)所示,图中|H(j ωC)|为增益的幅值,K 为增益常数。

由图可知,它的功能是通过从零到某一截止频率ωC 的低频信号,而对大于ωC 的所有频率则衰减,因此其带宽B=ωC 。

高通滤波电路,其幅频响应如图附录1—1(b)所示。

由图可以看到,在0<ω<ωC 范围内的频率为阻带,高于ωC 的频率为通带。

带通滤波电路,其幅频响应如图附录1—1(c)所示。

图中ωCl 为下截止频率,ωCh 为上截止频率,ω0为中心频率。

由图可知,它有两个阻带:0<ω<ωCl 和ω>ωCh ,因此带宽B=ωCh -ωCl 。

带阻滤波电路,其幅频响应如图附录1—1(d)所示。

由图可知,它有两个通带:0<ω<ωCl 及ω>ωCh 和一个阻带ωCl <ω<ωCh 。

因此它的功能是衰减ωCl 到ωCh 间的信号。

通带ω>ωCh 也是有限的。

带阻滤波电路阻带中点所在的频率ωZ 叫零点频率。

(a)低通滤波电路 (b)高通滤波电路(c)带通滤波电路 (d)带阻滤波电路图附录1—1 各种滤波电路的幅频响应二阶基本节低通、高通、带通和带阻滤波器的电压转移函数分别为H S K S Q S PP P P()=+⎛⎝ ⎫⎭⎪+ωωω222低通H S KS S Q S P P P()=+⎛⎝ ⎫⎭⎪+222ωω 高通H S K Q S S Q S P P P P P()=⎛⎝ ⎫⎭⎪+⎛⎝ ⎫⎭⎪+ωωω22 带通H S K S S Q S Z P P P()()=++⎛⎝ ⎫⎭⎪+2222ωωω 带阻式中K 、ωp 、ωz 和Qp 分别称为增益常数、极点频率、零点频率和极偶品质因数。

正弦稳态时的电压转移函数可分别写成H j KjQ P P P ()ωωωωω=-+1122低通H j KjQ P P P ()ωωωωω=--1122 高通H j KjQ P P P()()ωωωωω=+-1 带通H j K jQ Z P PP()()()ωωωωωωω=--+2222 带阻三、实验内容1.二阶无源低通滤波器(1)二阶无源RC 低通滤波器的幅频特性图附录1—2所示电路为二阶无源RC 低通滤波器基本节,采用复频域分析,可以得其电压转移函数为:图附录1—222213111)()()(⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆RC s RC s RC s U s U s H i o 根据二阶基本节低通滤波器电压转移函数的典型表达式:H S K S Q S PP P P()=+⎛⎝ ⎫⎭⎪+ωωω222可得增益常数K=1,极点频率ωP RC =1和极偶品质因数Q P =13。

正弦稳态时,电压转移函数可写成:ωωωωωωωRC j C R Q jKj H P P P31111)(22222+-=+-=幅值函数为:222222222)3()1(1)1()1()(ωωωωωωωRC C R Q Kj H P P P+-=+-=由上式可知:当0=ω时,1)0(==K j H 当RC P 1==ωω时,31)(==K Q j H P P ω 当∞=ω时,0)(=∞j H可见随着频率升高幅值函数值减小,该电路具有使低频信号通过的特性,故称为低通滤波器。

(2)实验步骤与注意事项按图附录1—2接线。

函数信号发生器选定为正弦波输出,固定输出信号幅度为V U P iP 1=-,改变f (零频率可以用Hz f 20=,或Hz 40近似)从40Hz~3KHz 范围内不同值时,用毫伏表测量o U 。

要求找出极点频率P f 和截止频率C f 的位量,其余各点频率由学生自行决定,数据填入表1中。

画出此滤波器的幅频特性曲线,并进行误差分析。

注:当31)0(31)(==j H j H P ω时,对应的频率称为P f (P ω);截止频率C f (ωc )是幅值函数自)(0ωj H 下降3db ,即2)()(0ωωj H j H c =时,所对应的频率。

每次改变频率时都应该注意函数发生器的输出幅度为U ip-p =1V 。

我们可以用示波器来监视函数信号发生器的输出幅度。

RCf FC K R VU p p P iP ππωμ2121.021===Ω==-2.二阶高通滤波器(1) 二阶无源RC 高通滤波器的幅频特性图附录1—3图附录1—3所示电路为二阶无源RC 高通滤波器基本节,采用复频域分析,可以得其电压转移函数为:222131)()()(⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆RC S RC S S S U S U S H i o根据二阶基本节高通滤波器电压转移函数的典型表达式:H S KS S Q S P P P()=+⎛⎝ ⎫⎭⎪+222ωω 可得增益常数K=1,极点频率ωP RC =1,极偶品质因数Q P =13。

正弦稳态时,电压转移函数可写成:H j KjQ R C jRC P P P()ωωωωωωω=--=--11111322222幅值函数为:222222222)3()11(1)1()1()(ωωωωωωωRC C R Q Kj H P P P +-=+-=由上式可知:当0=ω时,0)0(=j H 当RC P 1==ωω时,31)(==K Q j H P P ω 当∞=ω时,1)(==∞K j H可见随着频率增加幅值函数增大,该电路具有使高频信号通过的特性,故称为高频滤波器。

(2) 实验步骤与注意事项按图附录1—3接线。

除正弦信号频率范围取100Hz~10KHz 外,操作步骤与注意事项和二阶无源RC 低通滤波器相同。

要求找出P f 和C f ,数据填入表2中。

画出此滤波器的幅频特性曲线,并进行误差分析。

RCf FC K R VU p p P iP ππωμ2121.021===Ω==- 表23.二阶带通滤波器(1)二阶无源RC 带通滤波器的幅频特性图附录1—4图附录1—4所示电路为二阶无源RC 带通滤波器基本节,采用复频域分析,可以得其电压转移函数为:22)1(311311)()()(RC s RC s s RC K s U s U S H i o +⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆ 根据二阶基本节带通滤波器电压转移函数的典型表达式:H S K Q S S Q S P P P P P()=⎛⎝ ⎫⎭⎪+⎛⎝ ⎫⎭⎪+ωωω22可得增益常数K =13,极点频率RC P 1=ω,极偶品质因数31=P Q 。

正弦稳态时,电压转移函数可写成:H j KjQ j RC RC P P P ()()()ωωωωωωω=+-=+-1131131幅值函数为:222)1(91131)(1)(ωωωωωωωRC RC Q Kj H P P P -+=-+=当P ωωω==0时,ω0称为带通滤波器的中心频率,即RCP 10==ωω 截止频率ωc 是幅值函数自)(P j H ω下降3db(即2)()(P c j H j H ωω=)时所对应的频率。

由|H(j ω)|的表达式可得Q P C p p C221()ωωωω-= 对上式求解得02221412141ωωω⨯++=⨯++=P P P P P Ch Q Q Q Q02221412141ωωω⨯-+=⨯-+=PP P PP Cl Q Q Q QCh ω,Cl ω分别称为上截止频率和下截止频率。

通频带宽度B 为PPPCl Ch Q Q B 0ωωωω==-=品质因数Q 为Q BBQ PP ===ωω0可见二阶带通滤波器的品质因数Q 等于极偶品质因数Q p 。

Q 是衡量带通滤波器的频率选择能力的一个重要指标。

由|H(j ω)|的表达式可知:当0=ω时,0)0(=j H 当∞=ω时,0)(=∞j H 当RC P 10===ωωω时,31)()(0===K j H j H P ωω 信号频率偏离中心频率ω0越远,幅值函数衰减越大。

由于品质因数31==P Q Q 说明无源低通滤波器的品质因数太低,通频带宽度B 很宽,故滤波器的选择性差。

(2)实验步骤与注意事项按图附录1—4接线。

除正弦信号频率范围取100Hz~8KHz 外,操作步骤与注意事项和二阶无源RC 低通滤波器相同。

要求找出o f 、Cl f 和Ch f 的位量,数据填入表3中。

画出此滤波器的幅频特性曲线,并进行误差分析。

RCf FC K R VU p p P iP ππωμ2121.021===Ω==-四、思考题1. 从滤波器的一些数学表达中,你如何理解滤波的概念? 2. 在频域分析中,研究P ω和P Q 有何意义?3. 从低通、高通、带通滤波器的幅频特性说明中,你认为全通滤波的幅频特性应当如何?五、实验设备1. 函数信号发生器 2. 晶体管毫伏表 3. 双踪示波器 4. 可变电容箱 5. 可变电阻箱。

相关文档
最新文档