RC有源低通与带阻滤波器(仿真)

1、实验五实验五 RCRC有源低通与带阻滤波器（仿真）有源低通与带阻滤波器（仿真）1. 1. 实验目的实验目的(1) (1) 掌握滤波电路频率特性的测量方法和主要参掌握滤波电路频率特性的测量方法和主要参数的调整方法；数的调整方法；(2) (2) 了解频率特性对信号传输的影响，了解滤波了解频率特性对信号传输的影响，了解滤波电路的应用；电路的应用；(3) (3) 巩固有源滤波电路的理论知识，加深理解滤巩固有源滤波电路的理论知识，加深理解滤波电路的作用。波电路的作用。2. 实验电路与说明实验电路与说明有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有用频段的信

2、号，衰减无用频段的信号，抑制干扰和有用频段的信号，衰减无用频段的信号，抑制干扰和噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。实际使用噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。实际使用时，应根据具体情况选择低通、高时，应根据具体情况选择低通、高通、带通或带阻滤波器，并确定滤波器的具体形通、带通或带阻滤波器，并确定滤波器的具体形式。有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应式。有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。的放大器。3 3. 实验内容与步骤实验内容与步骤(1) (1) 一阶有源低通滤波电路一阶有源低通滤波电路一阶有源低通滤波电路如图一阶有源低通滤波电路如图5.1所示。操作步骤如下：所示。操作步

3、骤如下： 启动启动EWB/Multisim，输入并保存图，输入并保存图5.1所示电路。所示电路。 测试准备：输入幅度测试准备：输入幅度1V、1kHz的正弦波，运行电的正弦波，运行电路，用示波器观察路，用示波器观察u us s、u uo o的波形，以确保电路正常工的波形，以确保电路正常工作。作。图图 5.1 一阶有源低通滤波电路一阶有源低通滤波电路 观测并调整频率特性观测并调整频率特性测量幅频特性：按表测量幅频特性：按表5.1要求用波特图仪测量幅频特要求用波特图仪测量幅频特性，观察电位器性，观察电位器RPRP2 2和电容和电容C C大小对截止频率大小对截止频率f fH H的影响，的影响，观察电位

4、器观察电位器RPRP1 1大小对低频增益大小对低频增益A Aufuf的影响。的影响。表表5.1 测量分析一阶有源低通滤波电路的幅频特性测量分析一阶有源低通滤波电路的幅频特性测试条件（测试条件（U Usmsm=1V=1V）A Aufuf/dB/dBf fH H/kHz/kHzRPRP2 2/k/kC/nFC/nFRPRP1 1/k/k测量值测量值理论值理论值测量值测量值理论值理论值9.19.12.22.21001009.19.122221001009.19.12.22.250505 52.22.2100100观察相频特性：用波特图仪观察相频特性，参数观察相频特性：用波特图仪观察相频特性，参数设置

5、参考值为：特性测量选择设置参考值为：特性测量选择“Phase”，Vertical坐标类型选择坐标类型选择“Lin”，其坐标范围选择起点，其坐标范围选择起点I为为“0”、终点、终点F为为“90”，Horizontal坐标类坐标类型选择型选择“Log”，其坐标范围选择起点，其坐标范围选择起点I为为“0.1Hz”、终点终点F为为“10MHz”。 观察低通滤波电路对信号传输的影响：输入幅观察低通滤波电路对信号传输的影响：输入幅度为度为1V的正弦波，观察并比较信号频率分别为的正弦波，观察并比较信号频率分别为1kHz和和10kHz时输出电压时输出电压u uo o波形形状、大小的变化。将参波形形状、大小的变

6、化。将参数恢复为图数恢复为图5.1所示，进行观察比较，然后将输入波所示，进行观察比较，然后将输入波形改成方波，再进行观察比较，并定性记录波形。形改成方波，再进行观察比较，并定性记录波形。 设计一个低频增益设计一个低频增益Auf为为10dB、截止频率、截止频率fH为为1kHz的低通滤波电路。的低通滤波电路。(2) 100Hz(2) 100Hz二阶带阻滤波电路二阶带阻滤波电路100Hz100Hz二阶带阻滤波电路如图二阶带阻滤波电路如图5.2所示。操作步骤如下：所示。操作步骤如下： 输入并保存图输入并保存图5.2所示电路。所示电路。 用波特图仪测量幅频特性。用波特图仪测量幅频特性。a. a. 测量并

7、记录通带增益和带阻滤波频率。测量并记录通带增益和带阻滤波频率。b. b. 观察改变电阻观察改变电阻R R或电容或电容C C的大小对截止频率的影响。的大小对截止频率的影响。c. c. 观察电阻观察电阻R Rf f的大小对通带增益的影响。的大小对通带增益的影响。 观察干扰信号和带阻滤波电路的滤波效果。观察干扰信号和带阻滤波电路的滤波效果。a a 图图5.2中干扰信号中干扰信号u ud d为为0.2V、100Hz的正弦波，有的正弦波，有用信号用信号u us s为为1V、10Hz的正弦波，电路的输入信号的正弦波，电路的输入信号u ui i由这由这两者叠加而成，因此，对有用信号而言，干扰信号视为两者叠加

8、而成，因此，对有用信号而言，干扰信号视为高频干扰，用示波器观察这种高频干扰波形的特点，并高频干扰，用示波器观察这种高频干扰波形的特点，并定性记录波形。然后运行电路，用示波器比较定性记录波形。然后运行电路，用示波器比较u ui i和和u uo o波波形，观察带阻滤波电路的滤波效果。形，观察带阻滤波电路的滤波效果。 图图5.2 100Hz100Hz二阶带阻滤波电二阶带阻滤波电路路b. b. 将有用信号将有用信号u us s改为改为1kHz，这时，这时u ud d波形为低频干扰波形为低频干扰波形，用示波器观察其波形特点，并定性记录波形。波形，用示波器观察其波形特点，并定性记录波形。然后运行电路，观察

9、带阻滤波效果。然后运行电路，观察带阻滤波效果。 设计一个设计一个50Hz二阶带阻滤波电路。二阶带阻滤波电路。4 4. 实验总结与分析实验总结与分析(1) (1) 整理测量记录，分析测量结果。整理测量记录，分析测量结果。(2) (2) 画出图画出图5.1所示一阶有源低通滤波电路的幅频特所示一阶有源低通滤波电路的幅频特性，总结其幅频特性参数的调节方法。性，总结其幅频特性参数的调节方法。(3) (3) 画出图画出图5.1所示电路输入所示电路输入10kHz方波时的输入、方波时的输入、输出波形，并分析输出波形失真的原因。输出波形，并分析输出波形失真的原因。(4) (4) 画出图画出图5.2所示所示100Hz二阶带阻滤波电路的幅频二阶带阻滤波电路的幅频特性，总结其幅频特性参数的调节方法。特性，总结其幅频特性参数的调节方法。(5) (5) 分别定性画出有高频干扰和低频干扰的波形。分别定性画出有高频干扰和低频干扰的波形。人有了知识，就会具备各种分析能力，明