绝对经典的低通滤波器设计报告

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低通滤波器实验报告

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竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一:绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为xc无限大。

当输入频率增加时,xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:因为在=为:时,xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数:c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路,我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:篇二:低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计(说明书)班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院(系)专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求:一、设计说明设计一个低通滤波器。

低通滤波器设计报告小结

低通滤波器设计报告小结

低通滤波器设计报告小结1. 引言低通滤波器是一种在信号处理中常用的滤波器,用于滤除高频信号而保留低频信号。

在本次设计中,我们旨在设计一个满足特定需求的低通滤波器。

本小结将对设计过程、结果和经验进行总结和分析。

2. 设计步骤成功设计一个低通滤波器,需要经历以下几个主要步骤:2.1 确定设计参数在设计低通滤波器之前,我们首先需要确定设计的参数,例如截止频率、通带衰减和阻带衰减等。

这些参数的选择直接影响到滤波器的性能和功耗。

2.2 选择合适的滤波器结构根据设计参数的要求,我们可以选择合适的滤波器结构来实现。

常见的滤波器结构包括RC滤波器、RL滤波器、多级放大器滤波器和数字滤波器等。

根据实际需求和设计要求,我们选用了多级放大器滤波器结构。

2.3 滤波器参数计算为了满足设计要求,我们需要计算各个滤波器参数,包括电阻、电容和增益等。

通过理论计算和仿真,我们得到了滤波器的参数值,并进行了一系列的优化。

2.4 电路实现与测试在得到滤波器参数后,我们进行了电路的实现与测试。

通过电路实验和测试,我们验证了滤波器的性能和可靠性,并对滤波器进行了必要的调整和优化。

3. 结果与分析经过设计和测试,我们成功设计出了满足要求的低通滤波器。

该滤波器具有良好的低频信号保留能力和高频信号滤除能力,能够很好地满足实际应用的需求。

在设计过程中,我们发现以下几个关键问题:3.1 技术难点在设计过程中,我们遇到了一些技术难点。

其中一个主要难点是如何在保证滤波器性能的前提下,降低功耗和尺寸。

通过不断的优化和改进,我们成功解决了这一问题,得到了满足设计要求的低通滤波器。

3.2 仿真与实验结果通过仿真和实验,我们验证了设计的滤波器的性能。

仿真结果与实验结果基本一致,表明我们的设计是可靠的。

这也为我们今后的研究和应用提供了可靠的依据。

3.3 改进方向尽管我们的设计已经满足了预期要求,但仍有一些改进的空间。

例如,我们可以进一步优化滤波器的频率响应,提高滤波器的抑制能力。

低通滤波器实验报告

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低通滤波器实验报告实验报告:低通滤波器引言:低通滤波器是一种常见的信号处理工具,在很多领域都有广泛的应用,例如音频处理、图像处理、通信系统等。

在本实验中,我们将实验搭建一个低通滤波器电路,并通过实验验证其滤波效果和频率特性。

本实验将通过实验现象、理论分析和实验数据对实验进行详细的描述和分析。

实验目的:1.掌握低通滤波器的搭建方法,并了解其原理;2.利用示波器和信号发生器对滤波器的频率特性进行测量,并与理论计算结果进行对比;3.分析滤波器的性能和适用范围。

实验器材:1.信号发生器2.示波器3.可调电阻和电容4.电缆和接线板5.电源实验步骤:1.按照低通滤波器的电路图搭建电路,并连接信号发生器和示波器;2.调节信号发生器的频率为10kHz,幅值为1V;3.通过示波器观察输出信号,并记录实验现象;4.调节信号发生器的频率,依次记录并观察输出信号的变化;5.根据实验数据,绘制频率-幅值曲线,并与理论计算结果进行对比;6.根据实验结果,分析低通滤波器的性能和适用范围。

实验结果与分析:通过实验观察和数据记录,我们得到了低通滤波器的频率-幅值曲线。

根据曲线可以清楚地看到,随着频率的增加,输出信号的幅值逐渐减小。

这是因为低通滤波器的设计初衷是将低频信号通过,而高频信号被滤除。

通过理论计算,我们可以得到滤波器的截止频率。

截止频率是指滤波器输出信号幅值下降到输入信号幅值的70.7%时的频率。

通过与实际测量的截止频率进行对比,可以评估滤波器的性能。

实验与理论结果的一致性表明滤波器具有良好的性能。

此外,还可以通过调节电阻和电容的值来改变低通滤波器的截止频率。

这将使滤波器适应不同频率要求的应用场景。

实验总结:通过本次实验,我们成功搭建了低通滤波器电路,并通过实验观察、数据记录和理论分析,验证了滤波器的性能和频率特性。

实验结果表明低通滤波器可以有效地滤除高频信号,从而使得低频信号得到保留。

在实际应用中,低通滤波器广泛应用于音频处理、图像处理和通信系统等领域。

低通滤波器设计实验报告

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低通滤波器设计实验报告 Prepared on 22 November 2020低通滤波器设计 一、设计目的1、学习对二阶有源RC 滤波器电路的设计与分析;2、练习使用软件ORCAD (PISPICE )绘制滤波电路;3、掌握在ORCAD (PISPICE )中仿真观察滤波电路的幅频特性与相频特性曲线 。

二、设计指标1、设计低通滤波器截止频率为W=2*10^5rad/s;2、品质因数Q=1/2;三、设计步骤1、考虑到原件分散性对整个电路灵敏度的影响,我们选择R1=R2=R,C1=C2=C ,来减少原件分散性带来的问题;2、考虑到电容种类比较少,我们先选择电容的值,选择电容C=1nF;3、由给定的Wp 值,求出R 12121C C R R Wp ==RC1=2*10^5 解得:R=5K4、根据给定的Q ,求解K Q=2121C C R R /K)RC -(1+r2)C1+(R1=K-31 解得:K=3-Q 1=5、根据求出K 值,确定Ra 与Rb 的值Ra=2K=1+RbRa=Rb这里取 Ra=Rb=10K;四、电路仿真1、电路仿真图:2、低通滤波器幅频特性曲线3、低通滤波器相频特性曲线注:改变电容的值:当C1=C2=C=10nF时低通滤波器幅频特性曲线低通滤波器相频特性曲线五、参数分析1、从幅频特性图看出:该低通滤波器的截止频率大约33KHz,而我们指标要求设计截止频率f= Wp/2=存在明显误差;2、从幅频特性曲线看出,在截至频率附近出现凸起情况,这是二阶滤波器所特有的特性;3、从相频特性曲线看出,该低通滤波器的相频特性相比比较好。

4、改变电容电阻的值,发现幅频特性曲线稍有不同,因此,我们在设计高精度低误差的滤波器时一定要注意原件参数的选择。

六、设计心得:通过对给定参数指标的地滤波器的仿真设计,一方面学会了在PISPICE 下绘制电路以及对电路的仿真,由于其他各种滤波器都是由低通滤波器变换而来,所以选择最基础的低通滤波器来设计。

有源低通滤波器设计报告

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有源低通滤波器设计报告设计报告:有源低通滤波器引言:设计目标:设计一个有源低通滤波器,使得在20Hz至1kHz范围内的低频信号通过,而高频信号被滤除。

设计的滤波器应具有具有以下特点:输入输出阻抗低、幅频响应平坦、相频响应线性、通频带宽大,并且灵敏度较低。

设计原理:1.确定电路拓扑结构:我们选择二阶有源低通滤波器作为设计基础。

该电路结构可以保证较好的衰减特性和较低的通频带相移。

2.确定滤波器参数:根据设计要求,在20Hz至1kHz范围内,我们选择截止频率为500Hz。

根据Butterworth滤波器的特性,我们选择3dB的通频带宽。

根据传递函数的形式确定电容和电阻的数值。

3.运算放大器选择:为了使得设计达到较低的灵敏度,我们选择了具有高增益、高带宽和低噪声的运算放大器。

实施步骤:1.根据所选择的拓扑结构和滤波器参数,绘制电路设计图。

2.计算电容和电阻的数值,并选择标准值组件,进行原型测量。

3.利用示波器和信号发生器进行测量,得到幅频响应曲线和相频响应曲线。

结果分析:根据实验结果,我们得到了满足设计要求的有源低通滤波器。

1.幅频响应平坦性分析:从测得的幅频响应曲线可以看出,在20Hz至1kHz范围内,滤波器的增益相对稳定,变化幅度不大。

滤波器的通频带宽也接近设计要求的3dB带宽。

2.相频响应线性分析:通过测得的相频响应曲线可以看出,滤波器的相位变化较小,频率响应几乎是线性的。

3.输入输出阻抗分析:通过测量输入输出阻抗,可以看出滤波器的输入输出阻抗都比较低,滤波器能够较好地适应输入信号源和负载电阻。

总结:本设计报告介绍了有源低通滤波器的设计原理、实施步骤和结果分析。

通过设计和实验,我们验证了设计的滤波器达到了要求的性能指标。

有源低通滤波器在许多电子电路中起到了重要作用,例如音频放大器、通信系统等。

通过深入理解和掌握滤波器的设计原理和实施步骤,我们能够更好地应用滤波器于实际应用中,提高电路的性能和可靠性。

绝对经典的低通滤波器设计报告

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经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:2010.12.10目录第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3)1.1 理论分析 (3)1.2 电路组成 (4)1.3 一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1 正弦信号源仿真和实测 (5)1.3.2 三角信号源仿真和实测 (10)1.3.3 方波信号源仿真和实测 (15)第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2 电路组成 (22)2.3 二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1 正弦信号源仿真和实测 (23)2.3.2 三角信号源仿真和实测 (28)2.3.3 方波信号源仿真和实测 (33)第三章结论和误差分析 (39)3.1 结论 (39)3.2 误差分析 (40)第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1 RC低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为Xc无限大。

当输入频率增加时,Xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到Xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,使用分压公式可得输出电压大小为:因为在=时,Xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为:这些计算说明当Xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶RC电路multisim仿真电路原理图图3-一阶RC实物电路原理图电路参数:C=1.0μF R1=50Ω R2=50Ω R3=20Ω R4=20Ω R5=20Ω1.3一阶无源RC滤波器电路性能测试1.3.1 正弦信号仿真和实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真和实测电路图如下:图4 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图图5 f=100Hz时正弦信号实测波形图表1 f=100Hz时实测结果和仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路20.000 19.900 -0.0435 0.032π实测电路0.44 0.44 0 0π分析:由图4的仿真波形和图5的实测电路波形和表1中的数据可知,输入频率为100Hz的正弦信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

低通滤波器设计实验报告

低通滤波器设计实验报告

低通滤波器设计实验报告实验报告:低通滤波器设计实验一、引言二、实验目的1.了解低通滤波器的工作原理;2.学习设计并实现一个基本的低通滤波器;3.掌握滤波器的性能指标及测试方法。

三、实验原理(插入低通滤波器的频率特性图)低通滤波器的频率特性通常由三个主要指标来描述:截止频率、通带增益和阻带抑制。

截止频率是指在该频率上,滤波器输出信号的幅度下降到输入信号幅度的一半。

通带增益是指在截止频率以下,滤波器对信号的放大倍数。

阻带抑制是指在截止频率以上,滤波器对信号的削弱。

根据实验要求,我们将设计一个RC低通滤波器。

RC低通滤波器使用一个电阻-电容(RC)电路来实现滤波功能。

其理论的3dB截止频率可由以下公式计算得出:f_c=1/(2πRC)四、实验步骤1.根据实验要求,选择合适的电阻R和电容C的数值。

推荐选择R为1kΩ,C为1uF;2.连接电阻和电容组成RC低通滤波器电路;3.输入测试信号,通过滤波器;4.测试输出信号,并记录测量值;5.使用示波器观察输入和输出信号的波形,比较滤波效果。

五、实验结果实验中我们选择了电阻值为1kΩ,电容值为1uF的RC低通滤波器进行设计。

通过实验测试,我们在输入方波信号中观察到了明显的滤波效果。

输出信号的高频分量被滤除,输出波形更加平滑。

使用示波器测量了输入和输出信号的幅度并记录如下:(插入输入输出信号的幅度测量表)根据测量结果,我们可以计算出滤波器的截止频率为:(计算结果)。

通过观察示波器上的波形,我们发现输出信号的幅度在截止频率以下保持稳定放大,而在截止频率以上则逐渐衰减。

六、实验总结通过本次实验,我们了解了低通滤波器的基本原理,并设计并实现了一个基本的RC低通滤波器。

通过观察示波器上的波形和测量输出信号的幅度,我们判断滤波器的截止频率和滤波效果。

本次实验的结果表明,RC低通滤波器可以有效滤除输入信号中的高频分量,从而实现对低频信号的保留。

滤波器的截止频率和增益等参数可以通过选择合适的电阻和电容数值来实现。

低通滤波器设计实验报告

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低通滤波器设计实验报告实验报告:低通滤波器设计摘要:本实验旨在设计并实现一个低通滤波器。

首先,通过MATLAB软件进行初步设计和模拟,确定滤波器的传递函数。

然后,使用电路元件进行电路设计,并通过实验验证滤波器的性能。

实验结果表明,所设计的低通滤波器具有良好的滤波特性。

1.引言2.设计过程2.1初步设计首先,使用MATLAB软件进行初步设计和模拟。

根据实验要求,选择一阶巴特沃斯低通滤波器作为目标滤波器。

根据滤波器的截止频率和通带增益,可以计算出滤波器的传递函数。

2.2电路设计根据滤波器的传递函数,在电路设计中选择合适的电路元件进行搭建。

在本实验中,我们选择使用电感器、电容器和电阻器来搭建滤波器电路。

通过计算电路元件的阻抗和传递函数,可以选择合适的元件数值和连接方式。

2.3电路调试搭建完滤波器电路后,进行电路调试。

首先,使用信号发生器产生测试信号,并连接到滤波器输入端。

然后,通过示波器观察滤波器的输出信号,并调整电路参数,使得滤波器输出的信号满足设计要求。

3.实验结果在实验中,我们设计并实现了一个截止频率为1kHz的一阶巴特沃斯低通滤波器。

通过在MATLAB中进行模拟,计算出滤波器的传递函数为:H(s)=1/(s+2π*1000)根据上式,选择合适的电感器、电容器和电阻器进行电路设计和搭建。

最终,我们选择了1mH的电感器、4.7μF的电容器和1kΩ的电阻器。

将它们按照下图连接起来,完成了滤波器的电路设计和搭建。

电压源->电感器(L)->电容器(C)->电阻器(R)->接地在电路调试中,我们使用了1kHz的正弦信号作为测试信号,将其连接到滤波器输入端。

通过示波器观察滤波器的输出信号,并调整电路参数,使得滤波器输出的信号满足设计要求。

实验结果表明,滤波器具有良好的低通滤波特性,能够有效地滤除高于1kHz的信号分量。

4.结论本实验通过设计和实现一个低通滤波器,着重掌握了滤波器的原理和设计方法。

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经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:2010.12.10目录第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1RC低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为Xc无限大。

当输入频率增加时,Xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到Xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:因为在=时,Xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为:这些计算说明当Xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶RC电路multisim仿真电路原理图图3-一阶RC实物电路原理图电路参数:C=1.0μF R1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源RC滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图4f=100Hz时正弦信号仿真波形图图5f=100Hz时正弦信号实测波形图表1f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.00019.900-0.04350.032π实测电路0.440.4400π分析:由图4的仿真波形与图5的实测电路波形和表1中的数据可知,输入频率为100Hz的正弦信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图6f=1000Hz时正弦信号仿真波形图图7f=1000Hz时正弦信号实测图表2f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路19.99714.101-3.030.25π实测电路0.380.27-2.970.248π分析:由图6的仿真波形与图7的实测电路波形和表2中的数据可知,输入频率为1000Hz的正弦信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图8f=10000Hz时正弦信号仿真图图9f=10000Hz时正弦信号实测图表3f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路19.997 1.979-20.090.47π实测电路0.320.04-18.060.46π分析:由图8的仿真波形与图9的实测电路波形和表3中的数据可知,输入频率为10kHz的正弦信号时,由分压定理可知输入频率较大时只有极少一部分的输入电压通过电路到达输出端。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

综合以上三种不同频率的检测分析:随着输入频率增加,电容电抗减小,由于电阻不变,而电容电抗减小,根据分压定理,电容两端的电压(输出电压)将随之减小。

当输入频率增加到某一值时,电抗远小于电阻,输出电压与输入电压相比可忽略不计。

这时,电路基本上完全阻止了输入信号的输出。

2.2三角信号的仿真与实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同三角频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图10f=100Hz时三角信号仿真波形图图11f=100Hz时三角信号实测波形图表4f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.00019.113-0.390.095π实测电路0.420.4200π分析:由图10的仿真波形与图11的实测电路波形和表4中的数据可知,输入频率为100Hz的三角信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图12f=1000Hz时三角信号仿真波形图图13f=1000Hz三角信号实测图表5f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.00011.680-4.670.30π实测电路0.380.23-4.360.29π分析:由图12的仿真波形与图13的实测电路波形和表5中的数据可知,输入频率为1000Hz的三角信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

输入输出波形间有相位差,有衰减。

输出波形出现圆滑曲线由于电容充放电和滤波电路滤掉了一部分谐波造成的。

图14f=10000Hz时三角信号仿真波形图图15f=10000Hz三角信号实测图表6f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.000 1.556-22.20.475π实测电路0.320.003-40.560.49π分析:由图14的仿真波形与图15的实测电路波形和表6中的数据可知,输入频率为10kHz的三角信号时,由分压定理可知输入频率较大时只有极少一部分的输入电压通过电路到达输出端。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

根据以上三个电路的分析:随着输入频率增加,电容电抗减小,由于电阻不变,而电容电抗减小,根据分压定理,电容两端的电压(输出电压)将随之减小。

当输入频率增加到某一值时,电抗远小于电阻,输出电压与输入电压相比可忽略不计。

这时,电路基本上完全阻止了输入信号的输出。

3.3方波信号源仿真与实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同方波频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图14f=100Hz时方波信号仿真波形图图15f=100Hz时方波信号实测波形图表7f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.00020.0000.000π实测电路0.440.440.000π分析:由图14的仿真波形与图15的实测电路波形和表7中的数据可知,输入频率为100Hz的方波信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图16f=1000Hz时方波信号仿真波形图图17f=1000Hz时方波信号实测图表8f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.00018.318-0.760.13π实测电路0.400.37-0.6770.124π分析:由图16的仿真波形与图17的实测电路波形和表2.3-2中的数据可知,输入频率为1000Hz的方波信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图18f=10000Hz时方波信号仿真波形图图19f=10000Hz时方波信号实测图表9f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V衰减/dB相位差仿真电路20.000 3.009-16.450.45π实测电路0.340.06-15.060.44π分析:由图18的仿真波形与图19的实测电路波形和表9中的数据可知,输入频率为10kHz的方波信号时,由分压定理可知输入频率较大时只有极少一部分的输入电压通过电路到达输出端。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

对以上三种不同频率的信号分析:方波信号发生畸变,是电容充放电的过程,电容两端的电压不能突变。

随着输入频率增加,电容电抗减小,由于电阻不变,而电容电抗减小,根据分压定理,电容两端的电压(输出电压)将随之减小。

当输入频率增加到某一值时,电抗远小于电阻,输出电压与输入电压相比可忽略不计。

这时,电路基本上完全阻止了输入信号的输出。

第二章二阶无源LC低通滤波器的构建2.1理论分析模拟的一阶滤波器带外衰减是20db/十倍频,而二阶则是40db/十倍频,阶数越高带外衰减越快。

可以粗略地认为阶数越高滤波效果越好,但有时可能需要折中考虑相移,稳定性等因素理想滤波器的特性难以实现,所以设计时我们大多采用按某个函数来设计,由于巴特沃斯型通带内响应最为平坦,衰减特性和相位特性都比较好,所以我们采用巴特沃斯型lc滤波器。

图20LC低通滤波器基本原理图由于LC是二阶滤波器,所以我们不用电路中复杂的数学公式来计算,用归一化的方法来求。

归一化的方法如下:归一化LPF,是指特征阻抗为1Ω,且截止频率为1/(2)Hz的LPF,首先通过改变归一化LPF的原件参数值,得到一个截止频率从归一化截止频率1/(2)Hz变为待设计滤波器所要求截止频率而特征阻抗仍为归一化特征阻抗1Ω的过渡性滤波器;然后再通过改变这个过渡性滤波器的元件值,把归一化特征阻抗变为待设计的所要求的滤波器的特征阻抗的参数值。

M=Hz由于实验室器件的限制,电感最大能达到500uH所以取特征阻抗为2Ω的。

2.2电路组成图21二阶LC电路multisim仿真电路原理图图22实际电路图电路参数:C=100μf C=10uf C=2.2uf L=100ufL=47uf L=10uf L=5.6uf2.3二阶无源LC带通滤波电路性能测试2.3.1正弦信号源仿真与实测对于二阶无源LC滤波器电路,我们用300Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图23f=300Hz时正弦信号仿真波形图图24f=300Hz时方波信号实测图表10f=300Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V输出幅值/V仿真电路20.00033.212实测电路 1.00 1.1对300Hz的正弦信号分析可知:输出比输入幅值大是因为产生了部分谐振,仿真信号不平缓是因为电容的充放电过程。

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