有源濾波電路——低通和高通濾波器

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1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案實驗報告實驗名稱：有源濾波電路——低通和高通濾波器實驗類型：__綜合實驗___一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、實驗?nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實驗?zāi)康?.掌握有源濾波電路的基本概念，了解濾波電路的選頻特性、通頻帶等概念，加深對有源濾波電路的認(rèn)識和理解。2.用Pspice仿真的方法來研究濾波電路，了解元件參數(shù)對濾波效果的影響。3.根據(jù)給定的低通和高通濾波器結(jié)構(gòu)和元件，分析其工作特點及濾波效果，分析電路的頻率特性。4.分別利用低通和高通濾波器搭建帶通和帶阻濾波器電路，觀察和

2、分析其輸出波形特點，分析電路的頻率特性。裝訂線二、實驗原理1.低通濾波器電路圖1所示為無限增益多路反饋低通濾波器電路，它是一種非常通用的具有反相增益的濾波器，具有結(jié)構(gòu)簡單、特性穩(wěn)定、輸出阻抗低的特點。電路的傳遞函數(shù)為：其中：，，低通濾波器的設(shè)計截止頻率為6kHz，增益為2，各元件參數(shù)為：C=0.01μF，C1=0.0015μF，R1=4.28（4.3）kΩ，R2=8.57（8.2）kΩ，R3=5.49（5.6）kΩ。其中電阻值分別表示為設(shè)計值和實際元件標(biāo)稱值（括號內(nèi)）。2.高通濾波器電路精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案電路的傳遞函數(shù)為：其中：，，高通濾波器的設(shè)計截止頻率為10kHz，增益為2

3、，各元件參數(shù)為：C=0.01μF，C1=0.005（0.0047）μF，R1=1.5kΩ，R2=9.38（9.1）kΩ。其中元件值分別表示為設(shè)計值和實際元件標(biāo)稱值（括號內(nèi)）。3.帶通和帶阻濾波器分別將圖1和圖2所示低通和高通濾波器級聯(lián)，可以得到一個帶通濾波器，如圖3(a)所示；將低通和高通濾波器的輸出波形相加，可以得到一個帶阻濾波器，如圖3(b)所示。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案一、主要儀器設(shè)備1．信號源2．動態(tài)實驗單元——濾波器組件3．可存儲式數(shù)字示波器二、實驗任務(wù)實驗任務(wù)包括兩大部分，首先利用PSpice軟件進行仿真實驗（任務(wù)1、2），然后進行操作實驗（任務(wù)3、4和5）。1．利用PS

4、pice軟件，對給出的低通和高通濾波器的工作特性進行仿真分析。輸入信號選擇幅值為1V，f=1KHz的方波電壓。觀察一個方波信號分別通過低通和高通濾波器后，波形和諧波成分的變化。2．利用PSpice軟件進行仿真分析，將低通和高通濾波器級聯(lián)為帶通濾波器、相加為帶阻濾波器，輸入信號選擇幅值為1V，f=1KHz的方波電壓，觀察一個方波信號分別通過帶通濾波器和帶阻濾波器后，波形和諧波成分的變化。3．使用Um=1V，f=1KHz的方波電壓信號源輸出，連接到動態(tài)電路板的輸入端，將激勵源和低通濾波器、高通濾波器的輸出端分別連至示波器的兩個輸入口YA和YB，這時可在示波器的屏幕上同時觀察到激勵與響

5、應(yīng)的變化規(guī)律。觀察并記錄此時的輸出信號的變化；對濾波后的信號作fft分析，觀察信號中諧波成分的變化情況。4．將低通和高通濾波器級聯(lián)，實現(xiàn)帶通濾波器的功能；將低通和高通濾波器輸出信號相加，實現(xiàn)帶阻濾波器的功能。輸入信號選擇幅值為1V，f=1KHz的方波電壓，觀察并記錄此時的輸出信號的變化；對濾波后的信號作fft分析，觀察信號中諧波成分的變化情況。5．使用正弦電壓信號源輸出，繪制低通和高通級聯(lián)而成的帶通濾波器的幅頻特性圖。6．選做內(nèi)容：將可調(diào)電阻接入反相加法器的反饋回路，定性地觀察當(dāng)此電阻變化時，加法器輸出信號的變化。7．選做內(nèi)容：使用Um=1V，f=1KHz的方波電壓信號源輸出，將

6、三個帶通濾波器的輸出連接到同相加法器的輸入端，觀察并記錄同相加法器輸出端信號，并對此信號分別作fft分析，觀察信號中諧波成分的變化情況。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1、仿真實驗（1）低通濾波器：FFT：幅頻特性：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案（2）高通濾波器：FFT：幅頻特性：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案（3）帶通濾波器：FFT：幅頻特性：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案（4）帶阻濾波器：FFT：幅頻特性：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案2、實際操作實驗（1）低通濾波器：FFT：（2）高通濾波器：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案FFT：（3）帶通濾波器：FFT：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案（4）帶阻濾波器：FFT：（5）使用正

7、弦電壓信號源輸出，繪制低通和高通級聯(lián)而成的帶通濾波器的幅頻特性圖。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案數(shù)據(jù)：f（kHz）U(V)1.82870.1332.56210.2433.09110.3363.72720.4514.44520.5645.23480.6485.57620.6675.91210.6766.11570.6776.36270.6746.64320.668f（kHz）U(V)7.21450.648.06660.588.53080.5439.04090.5029.37410.4749.