有源滤波器实验报告

1、专业：自动化（电气）姓名：冷嘉昱学号：3140100926日期：2016.5.25地点：东三211桌号F-2实验报告课程名称：电路与电子技术实验 指导老师：张德华 成绩：_实验名称：有源滤波器 实验类型：模拟电路实验一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.了解有源滤波器的工作原理、特点；2.掌握有源滤波器典型电路的设计、分析与实现；3.学习有源滤波器典型电路的频率特性测量方法、电路调试与参数测试，了解其滤波性能；4.通过仿真方法进一步研究有源滤波电路，了

2、解不同的有源滤波器结构、参数等对滤波性能的影响。二、实验内容和原理实验内容：1.原理分析；2.频率特性；3.滤波效果。装 订 线实验原理：0.滤波器定义：让指定频段的信号通过，而将其余频段上的信号加以抑制，或使其急剧衰减。（选频电路）分类：a)按照器件类型分类：无源滤波器：由电阻、电容和电感等无源元件组成；有源滤波器：采用集成运放和RC网络为主体；b)按照频段分类：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）；通带：能够通过（或在一定范围内衰减）的信号频率范围；阻带：被抑制（或急剧衰减）的信号频率范围；过渡带越窄，说明滤波电路的选频特性越好。P.2实验

3、名称：有源滤波器装 订 线关键指标：传递函数（频率响应特性函数）Av：反映滤波器增益随频率的变化关系；固有频率（谐振频率）fc、c：电路无损耗时的频率参数，其值由电路器件决定；通带增益：A0（针对LPF）、A（针对HPF）、Ar（针对BPF）；截止频率（-3dB频率）fp、p：增益下降到通带增益时所对应的频率；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（低通、高通滤波器中，定义为当f = fc 时增益模与通带增益模之比）。1.一阶低通有源滤波器电路原理图：关键指标：幅频特性图：2.二阶低通有源滤波器电路原理图：关键指标：P.3实验名称：有源滤波器装 订 线幅频特性图

4、：3.二阶单一正反馈型低通有源滤波器：电路原理图：关键指标：幅频特性图：P.4实验名称：有源滤波器装 订 线三、主要仪器设备1.ACL-ZD-II型模拟电子技术实验箱；2.TDS1002C-EDU型数字示波器；3.LM358集成运放；4.DG1022U信号发生器；5.万用表。四、操作方法和实验步骤1.一阶低通有源滤波器取R=2.4k，C=0.1F，按照原理图连接电路，输入Vpp=3.00V（实测为3.08V）正弦信号，逐渐改变频率，测量各点幅值与相位值；输入混频信号（由加法器电路实现），观察滤波效果。2.二阶低通有源滤波器取R=1k，C=0.1F，Rf=20k，Ra=10k，按照原理图连接电路

5、，输入Vpp=3.00V（实测为3.08V）正弦信号，逐渐改变频率，测量各点幅值与相位值；输入混频信号（由加法器电路实现），观察滤波效果。3.二阶单一正反馈型低通有源滤波器：取R=1k，C=0.1F，Rf=20k，Ra=10k，按照原理图连接电路，输入Vpp=2.00V（实测为2.04V）正弦信号，逐渐改变频率，测量各点幅值与相位值；输入混频信号（由加法器电路实现），观察滤波效果。五、实验数据记录和处理1.一阶低通有源滤波器f/kHz0.10.20.50.60.712351020Vpp/V3.042.922.442.242.081.680.960.650.40.210.1/º-9.3

6、6-16.6-37.4-41.2-47.1-56.9-66.8-76.7-82.3-86.1-86.9幅频特性P.5实验名称：有源滤波器装 订 线相频特性滤波效果PSpice仿真：截止频率661.006HzP.6实验名称：有源滤波器装 订 线选做：一阶高通有源滤波器f/kHz0.10.20.50.60.712351020Vpp/V0.470.901.882.082.242.522.842.923.083.083.08/º80.773.449.848.344.934.116.19.95.753.250幅频特性相频特性P.7实验名称：有源滤波器装 订 线PSpice仿真：截止频率663.

7、618Hz2.二阶低通有源滤波器f/kHz0.10.20.50.60.712351020Vpp/V98.66.86.165.684.42.281.40.70.260.07/º-7.21-21.9-46.8-54.3-59.5-72.0-100-112-133-152-166幅频特性P.8实验名称：有源滤波器装 订 线相频特性滤波效果PSpice仿真：截止频率610.884Hz选做：二阶高通有源滤波器f/kHz0.10.20.50.60.71235810Vpp/V0.0460.140.70.921.181.843.684.96.327.448/º168157131126119

8、10781.463.143.931.124.5P.9实验名称：有源滤波器装 订 线幅频特性相频特性P.10实验名称：有源滤波器装 订 线滤波效果PSpice仿真：截止频率5.78kHz3.二阶单一正反馈型低通有源滤波器f/kHz0.10.20.50.60.7123456Vpp/V6.726.24.63.792.311.881.030.870.680.570.42/º2.87-1.440.720.863-3.01-1.4482210-4P.11实验名称：有源滤波器装 订 线幅频特性相频特性滤波效果P.12实验名称：有源滤波器装 订 线PSpice仿真：截止频率314.98Hz选做：二阶

9、单一正反馈型高通有源滤波器f/kHz0.10.20.50.60.711.11.21.31.4Vpp/V0.030.1320.81.11.64.46.168.8813.623.6/º176171174178177173174171169152幅频特性P.13实验名称：有源滤波器装 订 线相频特性PSpice仿真：截止频率2.91kHz六、实验结果与分析fc/kHz理论值仿真值实测值（增益法）实测值（幅值法）一阶低通0.6630.6610.3790.679一阶高通0.6630.6630.980.679二阶低通1.590.6100.3040.6二阶高通1.595.7818.673.9二阶压控低通1.590.3140.3600.45二阶压控高通1.592.911.0541.32七、讨论、心得本次实验出现了很多令人不愉快的问题。首先，实测截止频率与理论值相去甚远，而且仿真值竟然也与理论值相差很多；其次，作图时发现以增益为纵坐标的图像与以幅值为纵坐标的图像相差很大，利用图像测得的截止频率也相差很多；并且，在实验过程中观测滤波效果时，波形效果较差。问题解决如下：1.经询问老师了解到LM358芯片的正常工作频段在1kHz