实验四 无源和有源滤波器
无源和有源滤波器
成绩信息与通信工程学院实验报告（操作性实验）课程名称：信号与系统实验题目：无源和有源滤波器一、实验目的和任务1、了解RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性2、分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性二、实验仪器及器件1、信号与系统实验箱2、双踪示波器三、实验内容及原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC 元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。
把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。
而通带与阻带的分界点的频率ω称为截止频率或称转折频率。
图 4-1 中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，cω0 为中心频率，ωcL 和ωcH 分别为低端和高端截止频率。
图4-1 各种滤波器的理想频幅特性四种滤波器的实验线路如图 4-2 所示：(a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器(c)无源高通滤波器(d)有源高通滤波器(e)无源带通滤波器(f)有源带通滤波器(g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器图4-2 各种滤波器的实验线路图3、图 4－3 所示，滤波器的频率特性 H（jω）（又称为传递函数），它用下式表示H(jω)=u2=A(ω)∠θ(ω)u1（4－1）式中 A（ω）为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。
它们都可以通过实验的方法来测量。
+U1-四、实验步骤图4-3 滤波器1、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表。
2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。
（1）测试 RC 无源低通滤波器的幅频特性。
用图 4-2-1（a）所示的电路，测试 RC 无源低通滤波器的特性。
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。
无源滤波器与有源滤波器的区别
无源滤波器与有源滤波器的区别滤波器是一种电子设备，用于从信号中选择性地滤除或放大特定频率的部分。
根据滤波器的结构和特性，可以将其分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
本文将探讨无源滤波器与有源滤波器之间的区别。
一、无源滤波器简介无源滤波器是一种由被动器件（如电阻、电容、电感）组成的电路，不需要外部电源进行工作。
无源滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型，根据其滤波特性选择适合的滤波器类型。
无源滤波器的特点如下：1.通过无源组件实现滤波功能，不需要额外的功率供应。
2.无源滤波器的频率响应通常有固定的衰减特性，无法对输入信号进行放大。
3.无源滤波器的设计相对简单，成本低廉。
4.无源滤波器对信号源的影响较小，适用于对输入信号幅度要求不高的场合。
二、有源滤波器简介有源滤波器是一种使用有源器件（如运放、晶体管）的电路，在滤波器中引入了额外的电源。
有源滤波器可以实现更为复杂的滤波功能，包括低通、高通、带通、带阻和全通等滤波方式。
有源滤波器的特点如下：1.通过有源器件实现滤波功能，可以实现信号的放大和滤波。
2.有源滤波器的频率响应可以调整和调节，使其更加灵活适应不同的应用需求。
3.有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
4.有源滤波器对信号源的影响较大，适用于对输入信号幅度要求较高的场合。
三、无源滤波器和有源滤波器虽然都可以实现滤波功能，但在结构和特性上存在一些区别：1.电源需求：无源滤波器不需要外部电源供电，而有源滤波器需要引入外部电源以提供功率。
2.信号放大：无源滤波器无法对信号进行放大，只能对特定频率的信号进行滤波；而有源滤波器可以实现信号的放大和滤波。
3.频率响应：无源滤波器的频率响应通常具有固定的衰减特性，而有源滤波器的频率响应可以调整和调节，更加灵活。
4.设计复杂度：无源滤波器的设计相对简单，成本较低；而有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
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实验报告课程名称:____信号分析与处理实验________指导老师:__ _孙晖_____成绩:__________________实验名称:____无源滤波器和有源滤波器____实验类型:___________同组学生姓名:_张悦_刘启航__一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、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、实验器材1. PC一台;2. NI myDAQ便携式数据采集设备1套;3. 面包板1块，电阻、电容、运算放大器 741 若干，导线。
三、实验原理1. 滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频率范围)的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC组件或RC组件构成的无源滤波器，也可由RC组件和有源器件构成的有源滤波器。
2. 滤波电路的一般结构如2―1所示。
图中的Vi t 表示输入信号，V0(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),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 jω)则有A(jω),?A(jω)?ejφ ω2-1这里?A(jω)?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。
3. 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。
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实验四无源和有源滤波器
实验性质：验证性实验级别：必做
开课单位：信息与通信工程学院学时：2
一、实验目的
1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性
2、分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性
二、仪器设备
1、信号与系统实验箱
2、双踪示波器。
三、原理说明
1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC 元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。
把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。
而通带与阻带的分界点的频率ωc称为截止频率或称转折频率。
图4-1中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。
图4-1 各种滤波器的理想频幅特性
四种滤波器的实验线路如图4-2所示：
(a)无源低通滤波器 (b)有源低通滤波器(c) 无源高通滤波器 (d)有源高通滤波器(e)无源带通滤波器 (f)有源带通滤波器
(g)无源带阻滤波器 (h)有源带阻滤波器
图4-2 各种滤波器的实验线路图
3、图4－3所示，滤波器的频率特性H （jω）（又称为传递函数），它用下式表示
2
1
()()()u H j A u ωωθω=
=∠ （4－1） 式中A （ω）为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。
它们都可以通过实验的方法来测量。
＋
－ 图4-3 滤波器 四、预习要求
1、 为使实验能顺利进行，做到心中有数，课前对教材的相关内容和实验原理、目的与要求、步骤和方法要作充分的预习（并预期实验的结果）。
2、 推导各类无源和有源滤波器的频率特性，并据此分别画出滤波器的幅频特性曲线
3、在方波激励下，预测各类滤波器的响应情况。
五、 实验内容及步骤
1、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表，
2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。
（1）测试RC 无源低通滤波器的幅频特性。
用图4-2-1（a ）所示的电路，测试RC 无源低通滤波器的特性。
实验时，必须在保持正弦波信号输入电压（U 1）幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用实验箱提供的数字式真有效值交流电压表（10Hz<f ＜1MHz ＝，测量RC 滤波器输出端电压U 2的幅值，并把所测的数据记录表一。
注意每当改变信号源频率时，都必须观测一下输入信号1U 使之保持不变。
实验时应接入双踪示波器，分别观测输入1U 和输出2U 的波形（注意：在整个实验过程中应保持
1U 恒定不变）。
1
.
U
2
.
U
表一：
无源低通滤波器实验数据
（2）测试RC有源低通滤器的幅频特性
实验电路如图4-2-1（b）所示。
取R＝1K、C＝0.01uF、放大系数K＝1。
测试方法用（1）中相同的方法进行实验操作，并将实验数据记入表二中。
表二：
有源低通滤波器实验数据
3、分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。
实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。
（根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。
对于同类型的无源和有源滤波器幅频特性，要求绘制在同一坐标纸上。
以便比较，计算出各自特征频率、截止频率和通频带。
）
4、研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应（选做，实验步骤自拟）。
六、思考题
1、试比较有源滤波器和无源滤波器各自的优缺点。
2、各类滤波器参数的改变，对滤波器特性有何影响。
七、注意事项
1、在实验测量过程中，必须始终保持正弦波信号源的输出（即滤波器的输入）电压U1幅值不变，且输入信号幅度不宜过大。
2、在进行有源滤波器实验时，输出端不可短路，以免损坏运算放大器。
实验完成时间：年月日。