東南大學(xué)有源濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào)： 姓名： 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、 掌握由運(yùn)算放大器組成的RC有源濾波器的工作原理；2、 熟練掌握RC有源濾波器的工程設(shè)計(jì)方法；3、 掌握濾波器基本參數(shù)的測(cè)量方法；4、 進(jìn)一步熟悉MultiSim軟件高級(jí)分析功能的使用方法。設(shè)計(jì)提示：1、 有源濾波器設(shè)計(jì)中選擇運(yùn)算放大器主要考慮帶寬、增益范圍、噪聲、動(dòng)態(tài)范圍這四個(gè)參數(shù)。(I) 帶寬：當(dāng)為濾波器選擇運(yùn)算放大器時(shí)，一個(gè)通用的規(guī)則就是確保它具有所希望濾波器頻率10倍以上帶寬，最好是20倍的帶寬。如果設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，則要確保運(yùn)算放大器的帶寬滿足所有信號(hào)通過。(II) 增益范圍：有源濾波器設(shè)計(jì)需要有一定的增益。

2、如果所選擇的運(yùn)算放大器是一個(gè)電壓反饋型的放大器，使用較大的增益將會(huì)導(dǎo)致其帶寬低于預(yù)期的最大帶寬，并會(huì)在最差的情況下振蕩。對(duì)一個(gè)電流反饋型運(yùn)算放大器來說，增益取的不合適將被迫使用對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說太小或太大的電阻。 (III) 噪聲：運(yùn)算放大器的輸入電壓和輸入電流的噪聲將影響濾波器輸出端的噪聲。在噪聲為主要考慮因素的應(yīng)用里，你需要計(jì)算這些影響（以及電路中的電阻所產(chǎn)生熱噪聲的影響）以確定所有這些噪聲的疊加是否處在有源濾波器可接受的范圍內(nèi)。(IV) 動(dòng)態(tài)范圍：在具有高Q值的濾波器里面，中間信號(hào)有可能大于輸入信號(hào)或者大于輸出信號(hào)。對(duì)操作恰當(dāng)?shù)臑V波器來說，所有的這些信號(hào)必須能夠通過而無出現(xiàn)削波或過度失真的

3、情況。2、 目前已經(jīng)有很多專業(yè)的有源濾波器設(shè)計(jì)軟件如：德州儀器的Filter Pro、國家半導(dǎo)體WEBENCH® 中的Active Filter Designer、Nuhertz Technologies的Filter Solutions等。這些軟件可以根據(jù)您的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求很快的算出電路參數(shù)，很大程度上節(jié)省了開發(fā)周期。二、預(yù)習(xí)思考：1、 根據(jù)38頁實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，畫出電路圖，計(jì)算各元件參數(shù)。所有的電阻和電容值必須采用標(biāo)稱值代替計(jì)算值。電路圖：2、 根據(jù)39頁實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，畫出電路圖，計(jì)算各元件參數(shù)。所有的電阻和電容值必須采用標(biāo)稱值

4、代替計(jì)算值。3、 用Multisim軟件完成38頁實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2、3a) 內(nèi)容一：低通濾波器1） 要求：參數(shù)設(shè)計(jì)如下：截止頻率，大體符合要求,滿足2） 將電路中的C1由輸出端改為接地截止頻率，截止頻率變小了，得幅頻特性曲線如下:3)將反饋電阻改為，此時(shí)Q=1.17截止頻率，變大了，衰減速率變大了得幅頻特性及測(cè)量曲線如下:可知，Q值的改變會(huì)對(duì)幅頻特性產(chǎn)生影響4）觀察R、C值變化的影響b)內(nèi)容二：高通濾波器b) 內(nèi)容三：帶通濾波器電路：1）=47K時(shí)，2) =43K時(shí)，3) =51K時(shí)，結(jié)論：隨著的增大，帶寬BW減小實(shí)驗(yàn)過程必做實(shí)驗(yàn)：實(shí)物搭接完成38頁實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2，測(cè)量帶內(nèi)增益、截止頻率和帶外衰減速率，畫出幅頻特性曲線。一、 低通濾波器測(cè)量數(shù)據(jù)如下：0.20.40.60.81.01.21.53.323.323.283.253.143.082.951.82.02.32.54.06.08.02.602.442.101.920.920.480.34帶外衰減速率幅頻曲線見下二、 高通濾波器0.250.30.40.50.56