实验五 带通滤波器(有源无源)
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。
将
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。
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。
实验5-无源滤波器和有源滤波器
一、实验目的1.熟悉模拟滤波器的构成及其特性；2.学会测量滤波器幅频特性的方法。
二、主要实验设备和软件1.PC机1台；2.NI myDAQ便携式数据采集设备1套；3.面包板1块，电阻、电容、原酸放大器（741）若干，导线。
三、实验原理模拟滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或大为衰减）无用频率信号的电子装置，工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。
以往的模拟滤波器电路主要采用无源元件R、L和C组成，成为无源滤波器。
集成运放获得迅速发展后，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点，同时参数更易调节，覆盖的频率范围很宽。
四、实验内容和结果（仿真和实际实验数据）（1）无源低通滤波器XSC1（2）有源低通滤波器（3）无源高通滤波器R1510ΩR2510ΩC10.1µFC20.1µFV11 Vrms 500 Hz 0°XSC1A BExt Trig++__+_U1741324765132VCC15V VEE VEE VCC41XSC1（4）有源高通滤波器XSC1（5）无源带通滤波器（6）有源带通滤波器C1XSC1XSC1C3C4四、实验心得1.从仿真结果来看，有源滤波器在频率较大的情况下输出结果会有一个增大的过程，而无源滤波器是一直减小的。
从图中可以看出有源的通频带比无源的要宽，有源截止频率1.4k，通频带1.4k；无源截止频率1.2k，通频带1.2k。
2.有源和无源高通滤波器的仿真结果几乎一致，但实验数据差异较大。
通频带也差不多，截止频率大概在4k左右。
3.有源和无源带通滤波器仿真结果几乎一样，但是实际数据的幅频特性曲线不一样，有源的曲线比无源的要高，且最高点有向频率大的地方移。
无源的截止频率分别是1k和10k，通频带在9k左右，有源的截止频率在1k和8k左右，通频带在7k左右。
4.有源和无源带阻滤波器仿真结果和实验结果都几乎一致，截止频率在1k 和16k左右，通频带是小于1k和大于16k。
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。
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。
无源与有源滤波器实验报告
无源与有源滤波器实验报告《无源与有源滤波器实验报告》实验背景：滤波器是一种能够滤除特定频率信号的电路元件，它在电子领域中有着广泛的应用。
在本次实验中，我们将探究无源与有源滤波器的工作原理和性能特点，并进行实验验证。
实验目的：1. 了解无源滤波器和有源滤波器的基本原理；2. 掌握无源滤波器和有源滤波器的性能特点；3. 进行实验验证，观察滤波器对不同频率信号的滤波效果。
实验原理：无源滤波器是指不包含放大器元件的滤波器，其工作原理主要依靠电容、电感和电阻等被动元件来实现信号的滤波。
而有源滤波器则包含放大器元件，能够在滤波过程中对信号进行放大和处理。
实验步骤：1. 搭建无源RC低通滤波器电路，输入不同频率的正弦信号，观察输出波形；2. 搭建有源RC低通滤波器电路，输入相同频率的正弦信号，观察输出波形；3. 对比无源和有源滤波器的频率特性和幅频特性，记录实验数据；4. 分析实验结果，总结无源和有源滤波器的性能特点。
实验结果：通过实验观察和数据记录，我们发现无源滤波器和有源滤波器在滤波效果上存在一定差异。
无源滤波器在滤波效果上受到元件损耗和放大器增益的限制，而有源滤波器能够通过放大器对信号进行放大和处理，具有更好的滤波性能。
实验结论：无源滤波器和有源滤波器在滤波效果和性能特点上存在一定差异，根据实际需求选择合适的滤波器对信号进行处理是非常重要的。
在实际应用中，需要根据具体的电路设计和信号处理要求来选择无源滤波器或有源滤波器，以达到最佳的滤波效果和性能表现。
通过本次实验，我们对无源与有源滤波器的工作原理和性能特点有了更深入的了解，这将有助于我们在实际应用中更好地选择和设计滤波电路，提高信号处理的效率和质量。
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引言：滤波器是电子电路中常见的一个组件，它可以根据不同的频率特性来选择性地通过或者阻断信号。
有源滤波器和无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上有所不同。
本实验旨在通过实际搭建电路并进行测试，比较有源滤波器和无源滤波器的特性和性能。
实验材料和方法：本实验使用的主要材料包括电阻、电容、电感、运放等。
实验中，我们将分别搭建有源低通滤波器和无源低通滤波器电路，并通过示波器观察和记录其频率响应曲线。
实验过程和结果：1. 有源滤波器实验首先，我们搭建了一个有源低通滤波器电路。
该电路由一个运放和几个电阻、电容组成。
我们通过改变电容的值，观察了滤波器的截止频率对输出信号的影响。
实验结果显示，当截止频率较低时，滤波器能够有效地滤除高频噪声，输出信号更为稳定。
但当截止频率较高时，滤波器的效果变差，输出信号中的高频成分较多。
2. 无源滤波器实验接下来，我们搭建了一个无源低通滤波器电路。
该电路由电阻和电容组成，没有运放等主动元件。
同样地，我们改变了电容的值，并观察了滤波器的截止频率对输出信号的影响。
与有源滤波器相比，无源滤波器的效果稍差。
在截止频率较低时，无源滤波器能够滤除一部分高频噪声，但仍有一些高频成分通过。
而在截止频率较高时，无源滤波器的滤波效果几乎可以忽略不计。
3. 比较和分析通过对比两种滤波器的实验结果，我们可以得出以下结论：（1）有源滤波器的性能优于无源滤波器。
有源滤波器通过运放等主动元件的放大作用，能够更有效地滤除高频噪声，输出信号更为纯净。
（2）无源滤波器虽然性能较差，但在一些简单的应用场景中仍然具有一定的实用性。
由于无源滤波器的结构简单，成本低廉，可以满足一些对滤波效果要求不高的应用需求。
（3）在实际应用中，我们需要根据具体的需求和预算来选择合适的滤波器类型。
如果对滤波效果有较高要求，有源滤波器是更好的选择；而对于一些预算有限的应用，无源滤波器可以作为一种经济实用的替代方案。
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实验五 带通滤波器（有源、无源）
一、实验目的
1、熟悉带通滤波器构成及其特性。
2、学会测量带通滤波器幅频特性的方法。
二、实验原理说明
滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或大为衰减）无用频率信号的电子装置。
工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。
这里主要是讨论模拟滤波器。
以往这种滤波电路主要采用无源元件R 、L 和C 组成，60年代以来，集成运放获得了迅速发展，由它和R 、C 组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但是，集成运放的带宽有限，所以目前有源滤波电路的工作频率难以做得很高，这是它的不足之处。
2.1基本概念及初步定义
滤波电路的一般结构如2—1所示。
图中的V i (t)表示输入信号，V 0（t ）为输出信号。
假设滤波器是一个线形时不变网络，则在复频域内其传递函数（系统函数）为
A （s ）＝
)
()
(0s V s V i
式中A （s ）是滤波电路的电压传递函数，一般为复数。
对于频率来说（s=j ω）则有
A （j ω）＝│A （j ω）│e
j φ(ω)
(2-1)
这里│A （j ω）│为传递函数的模，φ(ω)为其相位角。
此外，在滤波电路中关心的另一个量是时延τ（ω），它定义为
τ（ω）＝- (2-2)
通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ(ω)作线性变化，即时延响应τ（ω）为常数时，输出信号才可能避免失真。
2.2滤波电路的分类
对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减（│A （j ω）│＝０）。
通常通带和阻带的相互位置不同，滤波电路通常可分为以
V i 图2-1 滤波电路的一般结构 )()
(s d d ω
ωϕ
实验二 滤波器（有源、无源）
8
下几类：
低通滤波电路 其幅频响应如图3-2a 所示，图中A ０表示低频增益│A │增益的幅值。
由图可知，它的功能是通过从零到某一截止角频率ωH 的低频信号，而对大于ωH 的所有频率完全衰减，因此其带宽BW ＝ωH 。
高通滤波电路 其幅频响应如图3-2b 所示，由图可以看到，在0＜ω＜ωL 范围内的频率为阻带，高于ωL 的频率为通带。
从理论上来说，它的带宽BW ＝∞，但实际上，由于受有源器件带宽的限制，高通滤波电路的带宽也是有限的。
带通滤波电路 其幅频响应如图3-2c 所示，图中ωL 为低边截止角频率，ωH 高边截止角频率，ω0
为中心角频率。
由图可知，它有两个阻带：0＜ω＜ωL 和ω＞ωH ，因此带宽BW ＝ωH －ωL 。
带阻滤波电路 其幅频响应如图3-2d 所示，由图可知，它有两个通带：在0＜ω＜ωH 和ω＞ωL ，和一个阻带：ωH ＜ω＜ωL 。
因此它的功能是衰减ωL 到ωH 间的信号。
同高通滤波电路相似，由于受有源器件带宽的限制，通带ω＞ωL 也是有限的。
带阻滤波电路抑制频带中点所在角频率ω0也叫中心角频率。
图2-2 各种滤波电路的幅频响应
（a ）低通滤波电路(LPF) （b ）高通滤波电路(HPF) （c ）带通滤波电路(BPF) （d ）带阻滤波电路(BEF)
2.3带通滤波电路(HPF)
由图2-3b
所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较，不难发现低
9
通与高通滤波电路相串联如图2-3所示,可以构成带通滤波电路，条件是低通滤波电路的截止角频率ωH 大于高通滤波电路的截止角频率ωn ，两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。
图2-3带通滤波电路构成示意图
图2-4所示为二阶压控电压源带通滤波电路。
图中R 、C 组成低通网络， C 1、R 3组成高通网络，两者串联就组成了带通滤波电路。
为了计算简便，设R 2=R ，R 3=2R ，则由KCL 列出方程，可导出带通滤波电路的传递函数为
(2-3)
式中A VF =1+R f /R 1为同相比例放大电路的电压增益，同样要求A VF <3，电路才能稳定地工作。
令
(2-4)
2)()3(1)(sCR sCR A sCR A s A VF
VF +-+=
⎪
⎪
⎪
⎪⎭
⎪⎪
⎪
⎪⎬⎫
-==-=
)3/(1)/(13VF O VF
VF
o A Q RC A A A ω
实验二 滤波器（有源、无源）
10 则有
(2-5)
式（2-5）为二阶带通滤波电路传递函数的典型表达式，其中ω0=1/（RC ），即是特征角频率，也是带通滤波电路的中心角频率。
图2-5 图2-4所示电路的幅频响应
令s=j ω代入式（2-5），则有
(2-6)
式（2-6）表明，当ω=ω0时，图2-4所示电路具有最大电压增益，且∣A(j ω0)∣= A O = A VF /
2
)
(
1)(o
o
o
o s
Q s
Q s
A s A ωωω++
=
图2-4 二阶压控电压源带通滤波电路
)
(1)(11)(2ω
ωωωωωωωωω
ωO
O O
o o o
O
jQ A Q j j Q A j A -+=+-⋅=
11
（3 - A VF ），这就是带通滤波电路的通带电压增益。
根据式（2-6），不难求出其幅频响应，如图2-5所示，Q 值越高，通带越窄。
当式（2-6）分母虚部的绝对值为1时，有∣A(j ω)∣=A O /2；因此，利用------------取正根，可求出带通滤波电路的两个截止角频率，从而导出带通滤波电路的通带宽度BW=ωO /(2πQ)=F O /Q O 。
三、实验内容与步骤
实验电路布局如图2-6。
比较与测量两种带通滤波器的频响特性 1、 图示2-7为带通滤波器
图2-7（a ）无源带通滤波器
图2-6实验电路布局图
实验二 滤波器（有源、无源）
12 2、逐点测量其幅频响应，填入表2-1 3、扫频法测量（示波器工作于XY 状态）
①将S402的“1-2”连接，S401接于“3”，S402接于“Sin ”； ②TP402接示波器CH1； ③SG401与SG201连接； ④TP201接示波器CH2。
五、实验设备
1、双踪示波器
1台 2、信号与系统实验箱
1台
注：测试参考波形
图注-1 TP205 无源带通
图注-2 TP206 有源带通。