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文档简介

1、实验五 有源滤波器 一实验目的1 掌握由集成运放构成的有源滤波器。2 进一步掌握频率特性的测试方法。3 学会绘制对数频率特性曲线。二 实验原理由运放和RC网络可以构成有源滤波器，与无源的LC滤波器相比较，它具有体积小，效率高，频率特性好等优点。滤波器根据工作频率范围可分为低通，高通，带通和带阻四种类型。若按滤波器的传递函数的分母阶数，可分为低阶（一阶、二阶）和高阶（三阶及以上）两种，阶数愈高，其幅频特性通带外的衰减就愈快，滤波效果就愈好。一阶低通有源滤波器电路如图5-1（a）所示，它是由一级RC低通电路的输出再接上一个同相输入比例放大器构成。 （a）一阶低通滤波电路 （b）一阶低通滤波电路幅频

2、特性图5-1 一阶低通滤波电路及幅频特性该电路的传递函数为 式中称为截止角频率，传递函数的模为幅角为该电路的幅频特性如图5-1（b）示，通带以外以/十倍频衰减。典型的二阶低通有源滤波器电路如图5-2（a）所示，由两级RC低通电路后接一同相输入比例放大器构成。图中下端接至电路的输出端，其目的是改善在附近的滤波特性，这是因为在且接近于1的范围内，和的相位差在90º以内，起正反馈作用，因而有利于提高这段范围内的输出幅度。（a）二阶低通滤波器 （b）二阶低通滤波器幅频特性图5-2 二阶低通滤波器及其幅频特性该电路的传递函数为 式中 称为品质因数电路的幅频特性曲线如图5-2（b）示，不同的值，

3、幅频特性曲线不同，通带外的幅频特性曲线以十倍频衰减。若电路设计得使，即，那么该滤波电路的幅频特性在通带内有最大平坦度，称为巴特沃兹（Botterworth）滤波器。例：低通滤波器（LPF）设计实例要求设计一个LPF，其截止频率为500Hz，值为0.707，处的衰减速率不低于倍频。首先，因为要求处的衰减速率不低于倍频。确定滤波器的阶数为2；然后 根据的值选择电容C的值，一般来讲，滤波器中电容的容量要小于1F，电阻的值至少要求级。假设取，则根据即 可求得。最后再根据值求和，因为，即，又因为集成运放要求两个输入端的外接电阻对称，可得 可得：，。三实验内容1 按图接好二阶低通有源滤波电路，取，。 2

4、测试滤波器的幅频特性滤波器输入加正弦信号，维持信号的大小（有效值），改变信号的频率，测量在不同频率下输出电压值，数据填入表5-1。表5-15201002003004005006001000500010000画出滤波器幅频特性曲线，横坐标以对数刻度，纵坐标以分贝刻度，由幅频特性曲线决定频率，即上限频率。四预习要求1 了解有源滤波器的分类及其滤波特性。掌握有源滤波器的基本电路及其工作原理。2 理论计算图5-2（a）示电路若，时的上限频率。五思考题1 图（a）电路是不是一个勃特沃兹型滤波器？2 若欲设计一个二阶高通勃特沃兹型有源滤波器，下限频率，那么应将图(a)电路及参数做哪些改变？画出电路，确定元件参数。六实验仪器及器材1电子技术实验箱MS-A 1

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