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有源滤波电路 实验十二 PP106 华中科技大学电子与信息工程系王玉明邮箱 ymwang 手机实验目的 掌握利用运算放大器和电阻电容构成的有源滤波器的原理与方法 掌握电子系统幅频特性的测量方法 实验要求 参照表4 12 1测量并描绘二阶低通滤波器的幅频响应曲线 确定低通滤波器的上限频率fh 参照表4 12 2测量并描绘二阶高通滤波器的幅频响应曲线 确定高通滤波器的下限频率fL 选做 带通滤波器 测量并描绘带通滤波器的幅频响应 分别确定带通滤波器的下限频率fL和上限频率fh 滤波器工作原理 在实际的电子系统中 输入信号往往包含有一些不需要的信号成分 必须设法将它衰减到足够小的程度 或者把有用信号挑选出来 为此 需要采用滤波器 根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系 滤波器可分为低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 全通滤波器等种类 滤波器工作原理 续 根据滤波器中是否使用有源器件 可分为有源滤波器和无源滤波器 如果在一级RC低通电路的输出端再加上一个电压跟随器 使之与负载很好地隔离开来 就构成了一个简单的一阶有源低通滤波电路 由于电压跟随器的输入阻抗很高 输出阻抗很低 因此 其带负载能力得到加强 如果希望电路不仅有滤波功能而且能起放大作用 则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可 但由于集成运放的带宽有限 目前有源滤波器的最高工作频率只能达到1MHz左右 滤波器工作原理 滤波器工作原理 无源滤波电路主要存在如下问题 电路没有增益 且对信号有衰减 带负载能力差 在无源滤波电路的输出端接上负载电阻RL时 则其幅频特性将随RL的变化而变化 设计方法 频率响应特性分析 P107 各种滤波器设计理论公式 美 D E 约翰森 滤波器理论导论 人民邮电出版社 1981年2月第1版各种滤波器设计工具 FilterCAD Linear公司 FilterPro Ti公司 matlab 741引脚排列 双列直插封装 信号 正电源 信号 负电源 双电源的连接 稳压电源 15V 15V 注意 先调好15V 关上电源 接线 核对无误 再开电源 实验内容 1 按P107图4 12 1接线 测试二阶低通滤波器的幅频响应 表4 12 1 2 按P107图4 12 2接线 测试二阶高通滤波器的幅频响应 表4 12 2 3 将P107图4 12 2中的电容C改为0 033 F 同时将P107图4 12 1的输出与图4 12 2的输入端相连 测试它们串接起来的幅频响应 自己设计表格 1 二阶低通滤波器的幅频响应 表4 12 1 p107图4 12 1 瓷片103 2 二阶高通滤波器的幅频响应 表4 12 2 RC互换位置 p107图4 12 2 3 测试串接起来的幅频响应 带通 图4 12 1 图4 12 2 选做 幅频响应的测试方法 幅频特性 放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线一般采用逐点法改变输入信号的频率 保持输入信号幅值不变 逐点测量对应于不同频率的输出电压 计算电压增益用坐标纸画出幅频特性曲线横坐标为频率的对数纵坐标为电压增益的分贝数求上限频率和下限频率 增益下降3dB处 如何提高测量精度 在理论值附近增加几个测量点直接找到增益下降到0 707AVM处记下fH fL 验收要求 低通滤波器的幅频响应高通滤波器的幅频响应带通滤波器的幅频响应 选做 实验报告要求 教材基本要求 相应实验的数据与幅频特性曲线 误差计算与分析实验过程中出现的故障或不正常现象 分析原因 说明解决的办法和过程 思考题 P109 1 2 实验报告常见问题 波形图存在问题较多 没有记录幅值 周期等 信号标注CH1或CH2 并没标注是什么信号 vi还是vo 没有X Y轴说明及单位 X轴出现负半轴 同一个图中多个X轴 数据存在两处不一致现象 如Ro 误差缺乏计算 仅做了简单分析 关于模拟阶段操作考试 下周 考试形式 开卷考试时间 两小时每个班派1个代表抽签确定考试内容预习实验内容 范围 实验9 正弦波产生电路实验10 方波和三角波产生电路实验11 精密全波整流电路 考试内容考试电路会在上述实验电路的基础上作适当调整要求按给出电路进行现场安装 测试考试准备预习相关实验原理及内容预习电压传输特性的测量方法熟悉相关器件掌握相关知识与技能 下次实验 第12周 实验十六 十七 与非门参数测试与组合逻辑电路设计测量TTL与非门输