有源模擬濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱(chēng)模擬濾波器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)有源模擬濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)8班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)成績(jī)預(yù)習(xí)部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分總成績(jī)教師簽字日期哈爾濱工程大學(xué)教務(wù)處 制一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握濾波器的濾波性能特點(diǎn)。2. 掌握常規(guī)模擬濾波器的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試、測(cè)試方法。3. 掌握濾波器主要參數(shù)的調(diào)試方法。4. 了解電路軟件的仿真方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理有源濾波器的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)所給定的指標(biāo)要求，確定濾波器的結(jié)束n，選擇具體的電路形式，算出電路中各元件的具體數(shù)值，安裝電路和調(diào)試，使設(shè)計(jì)的濾波器滿足指標(biāo)要求，具體步驟如下：1. 根據(jù)阻帶衰減速率要求，確定濾波器的階數(shù)n

2、。2. 選擇具體的電路形式。3. 根據(jù)電路的傳遞函數(shù)和歸一化濾波器傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式，建立起系數(shù)的方程組。4. 解方程組求出電路中元件的具體數(shù)值。5. 安裝電路并進(jìn)行調(diào)試，使電路的性能滿足指標(biāo)要求。根據(jù)濾波器所能通過(guò)信號(hào)的頻率范圍或阻帶信號(hào)頻率范圍的不同，濾波器可分為低通、高通、帶通與帶阻等四種濾波器。a) 有源二階低通濾波器（LPF）圖1 壓控電壓源二階低通濾波器b) 有源二階高通濾波器（HPF）圖2 壓控電壓源二階高通濾波器c) 有源帶通濾波器（BPF）圖 3 壓控電壓源二階帶通濾波器d) 帶阻濾波器（NF）圖4 壓控電壓源雙T 二階有源帶阻濾波器三、 實(shí)驗(yàn)儀器1. 示波器2. 信號(hào)源3

3、. 萬(wàn)用表4. 直流穩(wěn)壓電源四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 二階低通濾波器 參照?qǐng)D4 電路安裝二階低通濾波器。元件值?。篟1 = R2 = R = 1.6k，R3 = 17k， R4 =10k ，C1 = C2 = C =0.1F，計(jì)算截止頻率fc、通帶電壓放大倍數(shù)Auo 和Q 的值。利用 MULTISIM 電路仿真軟件對(duì)上述電路進(jìn)行仿真，給出幅頻特性曲線的仿真結(jié)果。取Ui = 2V，由低到高改變輸入信號(hào)的頻率（注意：保持Ui = 2V 不變），用萬(wàn)用表測(cè)量濾波器的輸出電壓和截止頻率fc，根據(jù)測(cè)量值，畫(huà)出幅頻特性曲線，并將測(cè)量結(jié)果與理論值相比較。2. 二階高通濾波器 參照?qǐng)D6 電路安裝二階高通濾波器。元件

4、值?。篟1 = R2 = R = 1.6k，R3 = 1.7k， R4 = 10k，C1 = C2= C = 0.1F， Q = 0.707，計(jì)算截止頻率fc 和通帶電壓放大倍數(shù)Auo 的值。利用 MULTISIM 電路仿真軟件對(duì)上述電路進(jìn)行仿真，給出幅頻特性曲線的仿真結(jié)果。取 Ui = 2V，由低到高改變輸入信號(hào)的頻率（注意：保持Ui = 2V 不變），用萬(wàn)用表測(cè)量濾波器的輸出電壓和截止頻率fc，根據(jù)測(cè)量值，畫(huà)出幅頻特性曲線，并將測(cè)量結(jié)果與理論值相比較。3. 二階帶通濾波器 參照?qǐng)D9 電路安裝二階帶通濾波器。元件值取：R1 = R2 = R = 1.5k，R3 = 2R = 3k， R4 =

5、 10k，R5 = 19k，C1 = C2 = C = 0.1F，計(jì)算截止頻率fc、通帶電壓放大倍數(shù)Auo 和Q 的值。利用 MULTISIM 電路仿真軟件對(duì)上述電路進(jìn)行仿真，給出幅頻特性曲線的仿真結(jié)果。取 Ui = 2V，由低到高改變輸入信號(hào)的頻率（注意：保持Ui = 2V 不變），用萬(wàn)用表測(cè)量濾波器的輸出電壓和截止頻率fc，根據(jù)測(cè)量值，畫(huà)出幅頻特性曲線，測(cè)出帶寬BW，并將測(cè)量結(jié)果與理論值相比較。4. 二階帶阻濾波器 參照?qǐng)D12 電路安裝二階帶通濾波器。元件值?。篟1 = R2 =R = 3k，R3 = 0.5R = 1.5k，R4 = 20k，R5 = 10k，C1 = C2 = C =

6、0.1F， C3 = 2C = 0.2F，計(jì)算截止頻率fc、通帶電壓放大倍數(shù)Auo 和Q 的值。利用 MULTISIM 電路仿真軟件對(duì)上述電路進(jìn)行仿真，給出幅頻特性曲線的仿真結(jié)果。取 Ui = 2V，由低到高改變輸入信號(hào)的頻率（注意：保持Ui = 2V 不變），用萬(wàn)用表測(cè)量濾波器的輸出電壓和截止頻率fc，根據(jù)測(cè)量值，畫(huà)出幅頻特性曲線，測(cè)出帶寬BW，并將測(cè)量結(jié)果與理論值相比較。五、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和仿真1. 壓控電壓源型有源二階低通濾波器仿真電路：仿真結(jié)果（幅頻特性曲線）：2. 壓控電壓源型有源二階高通濾波器仿真電路：仿真結(jié)果：3. 壓控電壓源型有源二階帶通濾波器仿真電路：仿真結(jié)果：4. 壓控電壓源型

7、有源二階帶阻濾波器仿真電路：仿真結(jié)果：六、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及分析1. 二階低通濾波器元件實(shí)測(cè)值記錄表：R1R2R3R4C1C21.587k1.581k17.48k9.64k0.056uF0.059uF濾波器特性：濾波器參數(shù)理論值測(cè)量值A(chǔ)u01.551.58fc/kHz1.741.82Q0.70.72幅頻特性曲線測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表：f（kHz）0.10.50.70.80.91.01.11.21.31.4Upp（V）3.163.153.123.123.083.042.962.882.802.72f（kHz）1.51.61.71.81.821.92.02.12.22.3Upp（V）2.62.482.362

8、.242.212.081.921.841.761.64f（kHz）2.42.53.03.54.010.0Upp（V）1.521.441.040.8610.6240.1082. 二階高通濾波器元件實(shí)測(cè)值記錄表：R1R2R3R4C1C21.587k1.581k17.48k9.64k0.056uF0.059uF濾波器特性：濾波器參數(shù)理論值測(cè)量值A(chǔ)u01.551.5fc/kHz1.741.8Q0.70.68幅頻特性曲線測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表：f（kHz）0.10.50.80.91.01.11.21.31.41.5Upp（V）0.020.2680.6320.8240.9761.141.311.471.601.7

9、4f（kHz）1.61.71.741.81.92.02.12.22.32.4Upp（V）1.882.002.042.122.222.32.382.462.522.56f（kHz）2.52.72.93.23.54.05.010.0Upp（V）2.622.682.762.822.862.923.003.003. 二階帶通濾波器元件實(shí)測(cè)值記錄表：R1R2R3R4R5C1C21.465k1.469k2.99k9.7k4.9 k0.0628uF0.0635uF濾波器特性：濾波器參數(shù)理論值測(cè)量值A(chǔ)u010.985fo/kHz1.661.7fc1/kHz0.840.87fc2/kHz3.33.5Q0.675

10、0.64幅頻特性曲線測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表：f（kHz）0.10.20.30.40.50.60.70.870.91.01.1Upp（V）0.1720.3420.5120.6810.8461.011.161.391.4251.561.64f（kHz）1.21.31.41.51.61.71.81.92.02.32.6Upp（V）1.751.821.881.921.951.971.951.951.921.831.73f（kHz）3.03.33.54.04.55.06.07.08.09.010.0Upp（V）1.571.461.391.241.111.00.8420.7170.6250.5620.5254.

11、二階帶阻濾波器元件實(shí)測(cè)值記錄表：R1R2R3R4R5C1C2C32.98k2.99k1.465k19.87k9.7 k0.0582uF0.0608uF0.1263uF濾波器特性：濾波器參數(shù)理論值測(cè)量值A(chǔ)u01.51.47fo/kHz0.9210.86fc1/kHz0.570.51fc2/kHz1.491.35Q11.02幅頻特性曲線測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表：f（kHz）0.10.20.30.40.50.510.60.70.80.90.92Upp（V）2.942.882.722.502.142.081.741.160.4520.2760.368f（kHz）1.01.11.21.31.351.41.51.6

12、1.71.81.9Upp（V）0.8241.361.701.962.082.162.302.442.522.562.62f（kHz）2.03.05.010.00.86Upp（V）2.702.882.942.940.054七、 實(shí)驗(yàn)感想通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)各類(lèi)濾波器的特性有了充分的認(rèn)識(shí)，利用低通濾波器和高通濾波器串并聯(lián)，便可構(gòu)造出帶通濾波器和帶阻濾波器，并學(xué)會(huì)了濾波器的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)濾波器各項(xiàng)參數(shù)（如K，fs，fo等）的計(jì)算，掌握了壓控電壓源型濾波器電路中各個(gè)元器件對(duì)濾波器頻率特性和增益的影響。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)操作儀器，學(xué)會(huì)了利用信號(hào)源掃頻模式測(cè)量系統(tǒng)頻率特性的參數(shù)設(shè)置方法，并熟練掌握了手動(dòng)調(diào)節(jié)示波器的使用方法，在濾波器頻率特性測(cè)量過(guò)程中，學(xué)會(huì)了利用0.1fo和10fo近似測(cè)量低通高通通帶增益Ko的方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果有較大差別