实验3RC滤波器幅频响应测量(仿真)

.实验三 滤波器电路幅频特性的仿真测量一、实验目的RC滤波器电路幅频特性的测量方法。了解滤波器电路参数对幅频特性的影响。RC滤波器电路幅频特性的区别。二、实验原理与说明系统的频率特性X()H()Y(X()H()Y()H(定义为

3-1LTI系统框图H()Y()X()式中X()为系统激励信号的傅里叶变换，Y()为系统在零状态条件下输出响应信号的傅里叶变换。H)元器件的参数，与外部激励无关，是描述系统特性的一个重要参数。H()是的复函数，可以表示为H()H()ej()其中：模H()随变化的规律称为系统的幅频特性；辐角()随变化的规律称为系统的相频特性。频率特性不仅可用函数表达式表示，还可用随频率f(或)变化的曲线来描述，如图3-2..信号与系统实验指导书所示。

(Gain)幅频特性(Phase)相频特性图3-2一阶低通滤波器线性坐标频率特性当频率特性曲线采用对数坐标描述时，又称为波特图，如图3-3所示。(Gain)幅频特性(Phase)相频特性图3-3一阶低通滤波器对数坐标频率特性RC无源低通滤波电路的幅频特性RC3-413.H

V()o

1 121(RC)2RC1 RC tgH21(RC)2iV( ) jiRC式中H()

121(RC)2RC 称为幅频特性，(21(RC)2图3-2所示。390390Vi(t)CV(t)o图3-4RC无源低通滤波电路1 1 12当0时)0当2时，H()0，()90。

RC

时()

)45电路的幅频特性表明，对于同样大小的输入信号，频率越高，输出信号衰减越大；频率越低，输出信号衰减越小或可以认为无衰减。也就是说，对该电路而言，低频信号比较容易通过，而高频信号则不容易通过，因此这个电路称为低通滤波器。从幅频特性曲线还可以看出，当幅频特性下降到最大值的12

倍（当采用波特图表示幅c

1 fRC

)，称c

(或fc

)为截止频率。把频率从0到c(或fc)的范围称为通频带宽(或Bf)。RC无源低通滤波电路的幅频特性RC3-511Vi(t)2390111CnFC2V(t)o..信号与系统实验指导书图3-5RC无源低通滤波电路3-3-20dB/3-6RC有源低通滤波电路的幅频特性RC3-7同样，采用有源滤波电路也可以改善滤波电路的频率特性。其幅频特性阻带衰减为-35dB/十倍频，如图3-8所示。图3-6二阶无源低通滤波器对数坐标频率特性1R16801R1680v(t)iR2680C2v(t)o图3-7RC有源低通滤波电路图3-8二阶有源低通滤波器对数坐标频率特性RCRC所限不再赘述。三、实验内容与方法15.RC无源低通滤波电路幅频特性的测量生器和示波器进行手动测量。基于Multisim仿真软件平台完成频率特性曲线的测量有以下几种方法。一是利用ACAnalysis3-9频率f。cR，观察频率特性曲线的变化，并将测量结果填入表3-13-1R3.9kfc法测量出频率特性曲线。图3-9RC低通滤波器频率特性的测量表3-1

为参考，采用手动扫频RR()3903.9k39kf(Hz)cBf(Hz)..信号与系统实验指导书一阶RC3-2这里电路的输入电压幅值和输出电压幅值通过示波器获得。3-2RC无源低通滤波电路幅频特性的测量按图3-10构建测量电路并设置元件参数；用波特仪观察频率特性曲线，并测量截止频率f。c表3-2f(Hz)R=3.9k101005001k1.5k2k2.5kUs(V)Uim(V)Uom(V)222.22.012.022.03f(Hz)3k3.5k3.7k3.8k3.9k4.5k5kUs(V)Uim(V)Uom(V)2.032.042.042.042.052.052.06与一阶RC17.图3-10RC低通滤波器频率特性的测量RC有源低通滤波电路幅频特性的测量3-11频率f。c与二阶RC图3-11RC有源低通滤波器频率特性的测量RC无源高通滤波电路幅频特性的测量按图3-12构建测量电路并设置元件参数；用波特仪观察频率特性曲线，并测量截止频率f。c..信号与系统实验指导书XBP1XBP1XSC1INOUTExtTrig+_A B+_+_4C1C22RsV1150Ω2Vrms10Hz0°311nF1 11nFR12.7kΩR22.7kΩ0图3-12RC高通滤波器频率特性的测量RC有源高通滤波电路幅频特性的测量3-13频率f。c与二阶RCXBP1XSC1XBP1XSC1INOUTExtTrig+_A B+_+_3R211.3kΩRsC1C271545150Ω2322nF11nFU174161Vrms60kHz0°R11.3kΩ240图3-13RC有源高通滤波器频率特性的测量RC无源带通滤波电路幅频特性的测量19.按图3-14构建测量电路并设置元件参数；用波特仪观察频率特性曲线，并测量中心率f，上边频截止频率f ，下边频截止频率f ，频带宽度B 。0 H L fXBP1XBP1XSC1INOUTExtTrig+_A B+_+_42RsV1150Ω2Vrms10Hz0°C23R111kΩ11nFC111nFR21kΩ0图3-14RC无源带通滤波器频率特性的测量RC有源带通滤波电路幅频特性的测量3-150频率f0

，上边频截止频率fH

，下边频截止频率fL

，频带宽度B 。f与二阶RCXBP1XBP1XSC1INOUTExtTrig+_A B+_+_1R331kΩ7152Rs2Vrms10Hz0°5R1C2431kΩ11nFU17416C111nFR21kΩ240图3-15RC有源带通滤波器频率特性的测量..信号与系统实验指导书RC无源带阻滤波电路幅频特性的测量按图3-16构建测量电路并设置元件参数；用波特仪观察频率特性曲线，并测量中心频率0ff率0H

，下边频截止频率fL

，频带宽度B 。fRC有源带阻滤波电路幅频特性的测量3-170频率f0

，上边频截止频率fH

，下边频截止频率fL

，频带宽度B 。f与二阶RC四、实验报告的主要参数。计算出各个滤波器电路的幅频频带宽度。说明各个滤波器电路的幅频特性曲线的区别及与电路参数或系统参数之间的关系。XBP1XSC1XBP1XSC1INOUTExtTrig+_A B5+_+_C1C24Rs2150Ω11nFR1111nFR2032Vrms10Hz0°1kΩR3510Ω1kΩC322nF图3-16RC无源带阻滤波器频率特性的测量21.XBP1XSC1XBP1XSC1INOUTExtTrig+_A B5+_+_6C1C2R2471511nFR1111nFR332150ΩU1741632Vrms10Hz0°1kΩ2R4510Ω1kΩC322nF40五、预习要求

图3-17RC有