电路实验报告12 有源滤波器设计_电子/电路_工程科技_专业资料。专业：电子信息工程 姓名：彭嘉乔 实验报告 课程名称：电路与电子技术实验 II 实验名称：有源滤波器设计 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得
专业：电子信息工程 姓名：彭嘉乔 实验报告 课程名称：电路与电子技术实验 II 实验名称：有源滤波器设计 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 学号：3130104084 日期：2015.05.28 地点：东 3-211 指导老师：沈连丰 成绩：__________________ 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填） 一、 实验目的和要求 1、掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2、学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3、了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4、用 EDA 仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 二、实验内容和原理 1、滤波器的 5 个主要指标： (1) 传递函数 Av(s) ：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。 (2) 通带增益 Avp ： 为一个实数。 （针对 LPF） 、 （针对 HPF） 、 （针对 BPF） 、 （针对 BEF） 。 (3) 固有频率 f0 ：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。 (4) 通带截止频率 fp ：滤波器增益下降到其通带增益 Avp 的 0.707 倍时所对应的频率（也称 –3dB 频 率、半功率点、上限频率（?H 、fH ）或 下限频率（?L 、fL ） 。 (5) 品质因数 Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。例如，在低通 和高通滤波器中，定义为当时增益的模与通带增益之比。 2、有源滤波器的设计流程： 设计一个有源低通滤波器时，一般可以先按照预定的性能指标，选择一定的电路形式，然后写出电路 的电压传递函数， 计算并选定电路中的各个元器件参数。 最后再通过实验进行调试， 确定实际的器件参数。 三、实验器材 运放 LM358、 四、操作方法和实验步骤 1、实验内容 (1) 在实验板上安装所设计的电路。 (2) 有源滤波器的静态调零。 (3) 测量滤波器的通带增益 Avp、通带截止频率 fp。 (4) 测量滤波器的频率特性（有条件时可使用扫频仪） 。 (5) 改变电路参数，研究品质因数 Q 对滤波器频率特性的影响。 2、设计一个二阶有源低通滤波器。具体要求如下： (1) 通带截止频率：fp=1kHz； (2) 通带增益：Avp=1~2 ； (3) 品质因数：Q = 0.707 ； (4) 集成运放选用 LM358 ，电容选用 0.1～0.01μF，电阻控制在 kΩ~MΩ 数量级。 3、有源低通滤波器的调试方法 (1) 定性检查电路是否具备低通特性 在输入端加上幅度固定的正弦波信号，改变输入信号的频率范围，用示波器或交流毫伏表观测输出电 压的幅度变化（要求峰峰值≤10Vpp） ，检查电路是否具备低通特性。如不具备，则应找出原因，排除电路 故障；如已具备低通特性则可进一步调试低通滤波器的特性。 (2) 低通滤波器的特性调试 低通滤波器的特性调试应按有关计算式进行。在一般情况下，应尽量选用相互间没有影响或影响较小 的元件进行调整。如果有必要，这些调整须反复进行。 (3) 测绘滤波电路的幅频特性曲线。 有条件时，可用扫频仪直接观测滤波电路的幅频特性。 4、设计一个二阶有源低通滤波器。 分别选用如下 3 种电路形式来实现。 二阶、有源、压控型(单一正反馈支路)、低通滤波器(LPF，同相型） ： 简单的二阶、有源、低通滤波器(LPF，同相型)： 二阶、有源、多路负反馈型、低通滤波器(LPF，反相型)： 五、实验数据记录和处理 简单的二阶、有源、低通滤波器(LPF，同相型)： Rf 39k VR1 39k 2 - U1A A 1 V1 V V- 4 V+ 0 R2 AC = 1V VOFF = 0V VAMPL = 5V FREQ = 3kHz Vs 10k C2 0.01uF R3 10k C3 0.01uF 3 LM358 OUT + V+ 15Vd c V+ V2 15Vd c V- 8 0 0 输入信号幅度控制为 500mV。有： 幅频特性曲线如下图： 简单的有源、低通滤波器(LPF，同相型)： Rf {Rf} PARAMETERS: Rf = 39k V2 V- R1 39k - 4 U1A 1 V1 V V+ 0 R2 AC = 1V VOFF = 0V VAMPL = 5 V FREQ = 3kHz Vs 10k R3 10k 3 + V+ LM358 OUT 15Vdc V+ V2 15Vdc V- 8 0 0 (1) 输入信号幅度控制为 10V。有： 幅频特性曲线如下图： 当输出电压波形开始成三角波时的示波器波形： (2) 输入信号幅度控制为 10mV。有： 改变输入信号的频率范围，用示波器或交流毫伏表观察输出电压的幅度变化。当测出的输出电压值达 到 Uo× 0.707 值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率 fH 或下限频率 fL。 Uo=16.0mV。 fH≈600kHz。 二阶、有源、压控型(单一正反馈支路)、低通滤波器(LPF，同相型） ： Rf {Rf} PARAMETERS: Rf = 39k VR1 39k 2 - 4 U1A A 1 V1 V V- V+ 0 R2 AC = 1V VOFF = 0V VAMPL = 5V FREQ = 3kHz Vs 10k C2 0.01uF R3 10k C3 0.01uF 3 LM358 OUT + V+ 15Vdc V+ V2 15Vdc 8 0 0 0 V- (1) Rf=39k： 输入信号幅度控制为 500mV。有： 幅频特性曲线k： 出现自激振荡。 二阶、有源、多路负反馈型、低通滤波器(LPF，反相型)： Rf 10k PARAMETERS: C1 = 0.1uF C2 0.01uF AC = 1V VOFF = 0V VAMPL = 5V FREQ = 100Hz Vs 10k 10k 3 C1 {C1} R4 10k U1A LM358 OUT V- R1 R2 2 4 VV+ 1 V1 V + V+ 15Vdc 0 8 V+ 0 V2 15Vdc V- 0 输入信号幅度控制为 500mV。 (1) C1=0.01u: 幅频特性曲线u: 幅频特性曲线如下图： 六、仿真分析 简单的二阶、有源、低通滤波器(LPF，同相型)： 简单的有源、低通滤波器(LPF，同相型)： (1) 输入信号幅度控制为 10V。有： (2) 输入信号幅度控制为 10mV。有： fH≈537kHz。 二阶、有源、压控型(单一正反馈支路)、低通滤波器(LPF，同相型） ： (1) Rf=39k： 二阶、有源、多路负反馈型、低通滤波器(LPF，反相型)： (1) C1=0.01u: (2) C2=0.1u: 七、心得体会 通过本次实验我掌握了有源滤波器的分析和设计方法，学习了有源滤波器的调试、幅频特性的测量方 法，了解了滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。实验完成后我还用 EDA 仿真的方法来研究滤波电 路，加深了对 PSpice 的熟练程度，了解了元件参数对滤波效果的影响。 2015.05.28