信號與線性系統(tǒng)分析高通濾波器實驗報告

1、信號與線性系統(tǒng)分析課程設計高通濾波器的設計、制作及分析學校：伊犁師范學院 單位：電子與信息工程學院班級：電信11-2班姓名：劉盼 學號：11071201030指導老師：石雁祥 設計指標：截止頻率為18KHz的高通濾波器1、 高通濾波器1、 高通濾波器的定義：讓某一頻率以上的信號分量通過，而對該頻率以下的信號分量完全抑制的電容、電感與電阻等器件的組合裝置。2、高通濾波器是指車載功放中能夠讓中、高頻信號通過而不讓低頻信號通過的電路，其作用是濾去音頻信號中的低音成分，增強中音和高音成分以驅(qū)動揚聲器的中音和高音單元。3、理想高通濾波器的幅頻特性： （jw） F/Hz 4、實際高通濾波器的幅頻特性： H

2、(jw) F/Hz5、截止頻率定義：用來說明電路頻率特性指標的特殊頻率。當保持電路輸入信號的幅度不變，改變頻率使輸出信號幅度降至最大值的0.707倍，此時的頻率稱為截止頻率。二、濾波器的工作原理及電路圖1、設計低通濾波器的工作電路圖如圖（1）： Ui Uo 圖（1）2、 幅頻特性：令 可得：當時 f=18KHz是高通濾波器的截止頻率，標稱值電容C=0.022uF，由此得出R=402。3、 用MATLAB程序進行仿真程序: clear;r=400;c=0.000000022;f0=0;fn=30000;df=0.01;f=f0:df:fn;w=2.*pi.*f;a=(1./(w.*r.*c).2

3、;H=(1./(1+a).0.5;plot(f,H);xlabel('f');ylabel('H');運行仿真程序得到如圖（2）的結果：圖（2）三、高通濾波器的制作和測試1、根據(jù)選定電阻、電容的參數(shù)，在實驗室找到了歐姆電阻和微法電容，安裝到電路板上，進行焊接。焊接結果如圖（3a）、圖（3b）： 圖（3a）焊接電路板的正面結構 圖（3b）焊接電路板的背面結構注：電路板規(guī)格為4cm×5cm；電容為直插瓷戒電容223;電阻為直插金屬膜電阻196、210；普通跳線；導線若干。2、 對高通濾波器進行實驗檢測 實驗儀器： 名稱參考型號數(shù)量用途示波器YB434OG1

4、觀察輸入輸出波形函數(shù)信號發(fā)生器YB26391作為信號源萬用表VC9807A1測電阻值 3、對示波器進行校準：（1）按下示波器電源“power”；（2）將時間“TOME/DIV”打到0.2ms；（3）將示波器“MODE”打到“CH1”，同時將“VOLTS/DIS”打到“1”；（4）將同軸測試電纜鏈接到“CH1”上，測試筆上的開關推到“×1”對CH1校準；（5）同理對“CH2”通道進行校準。4、 接入濾波器測試，如圖（4a）、圖（b）所示： 圖（4a）濾波器接入電路全局圖 圖（4b）濾波器接入細節(jié)圖（1）將示波器“CH2” 的測試筆掛鉤接到濾波器電路的輸入端，上面的鱷魚夾夾到輸出端的地線

5、上；（2）將示波器“CH1”上的測試筆掛鉤接到電路的輸出端，上面的鱷魚夾夾到輸出端的地線上；（3）打開函數(shù)信號發(fā)生器開關，輸出端接上同軸測試電纜，把紅色鱷魚夾夾到濾波器電路輸入端，黑色鱷魚夾夾到濾波器電路的輸出端地線上；（4）打開信號系統(tǒng)試驗箱，將S1、S2、S3打亮，用一根導線接“GND”,d導線另一端接到濾波器電路輸出端地線上；（5）示波器“MODE”打到“DUAL”，調(diào)節(jié)頻率旋鈕觀察波形（如圖（5）所示）； 圖（5）（6）根據(jù)規(guī)定當輸出的為最大輸出的0.707倍時所對應的頻率為截止頻率。（看著函數(shù)信號發(fā)生器頻率讀數(shù)和示波器的波形，當輸入電壓與輸出電壓波形所對應的格數(shù)是0.707倍）。（7

6、）接入頻率f和電壓U，可用（CH2通道輸入信號，輸入電壓始終為2.83V，調(diào)節(jié)頻率按鈕，調(diào)節(jié)輸出電壓）。5、測量并讀取記錄數(shù)據(jù)：表一 f/kHz 510152025302.832.832.832.832.832830.7411.3631.832.082.242.43H0.2680.4860.6400.7430.8120.857表二f3540455055602.832.832.832.832.832.832.402.592.512.552.732.62H0.8890.9120.9280.9410.9500.9584、 實驗采用MALAB仿真軟件進行數(shù)據(jù)綜合測試程序：clear;dataf=500

7、0,10000,15000,18080,25000,30000,35000,40000,45000,50000,55000,60000;dataH=0.268,0.486,0.640,0.707,0.812,0.857,0.889,0.912,0.928,0.941,0.950,0.958;plot(dataf,dataH);xlabel(f);ylabel(H);運行測試程序得到如圖（6）所示H(jw) 圖（6）理論值為：18KHz由圖可讀出測試值為：18080Hz誤差為：E=(18000-18080)18000 %=0.4%5%五、誤差分析：1、 計算所需要得電阻阻值時，我們確定電容計算電

8、阻，是理想的電阻，R=402歐，但是實際電路中串聯(lián)的是406歐電阻，于是這與標出的值有一定的誤差。2、 在連接電路時有焊錫和導線影響，實際導線也是有電阻的，所以這也導致實驗出現(xiàn)誤差；3、 所用的所有儀器，示波器、信號系統(tǒng)試驗箱、函數(shù)信號發(fā)生器等都有些儀器誤差。六、心得體會經(jīng)過此次對高通濾波器的設計、制作和分析，讓我弄懂了很多問題。首先，從開始的計算、選器材、設計電路及焊接、測試，到現(xiàn)在的完成，這期間經(jīng)歷了很多次的失敗，示波器的校準相當?shù)闹匾?，而且焊接也要很精細，最重要的是選擇合適的電容、電阻，我就是因為電容、電阻的選擇不恰當而導致了多次失敗。其次，必須要全面的考慮整體設計。通過較大的電阻，減小導線自身帶來的誤差，以及焊錫處的處理要精細