实验3_滤波电路观测(操作)2013

1、电路分析基础实验电路分析基础实验实验三实验三 滤波电路观测滤波电路观测实验目的n观察低通滤波器的工作特点观察低通滤波器的工作特点n测量低通滤波器的幅频特性测量低通滤波器的幅频特性n观察带阻滤波器的工作特点观察带阻滤波器的工作特点实验设备十进位电阻箱（十进位电阻箱（1个）个）(R=09999.9 )十进位电容箱（十进位电容箱（1个）个）(C=00.999 F)电感线圈（电感线圈（1个）（个）（L=157mH）信号发生器（信号发生器（1台）台）双踪示波器（双踪示波器（1台）台）数字万用表（数字万用表（1台）台）实验原理:频率响应21/1()1/11arctan()1()|()|( )CSj CjR

2、j Cj CRRCRCj VHVH21()1()jRCH( )arctan()RC n|H(j )|是是H(j )的模的模, 反映的是反映的是响应相量的模与激励相量的响应相量的模与激励相量的模之比模之比, 称为幅度称为幅度-频率特性频率特性(幅频特性幅频特性)或或幅频响应幅频响应.n ( )是是H(j )的的相相角角, 反映的是反映的是响应相量与激励相量之间的响应相量与激励相量之间的相位差相位差, 称为相位称为相位-频率特性频率特性(相频特性相频特性)或或相频响应相频响应.实验原理:频率响应(a)幅频特性幅频特性(b)相频特性相频特性21()1()H jRC( )arctan()RC n根据根

3、据幅频特性幅频特性, 可将网络分为可将网络分为低通、高通、带通、带阻和全通低通、高通、带通、带阻和全通.n根据根据相频特性相频特性, 网络分为网络分为超前网络超前网络 ( )0 和和滞后网络滞后网络 ( )0 两类两类. n根据根据H(j )中含中含(j )的阶数的阶数, 将网络分为一阶网络、二阶网络和将网络分为一阶网络、二阶网络和高阶网络高阶网络. 21()arctan() |()|( )1()jRCjRC HH实验原理:滤波器类型低通低通高通高通带通带通带阻带阻|H(j)|c通低频通低频, 阻高频阻高频( c :截止频率)阻低频阻低频,通高频通高频( c:截止频率)只通过特定范围只通过特定

4、范围内的频率成分内的频率成分(通带通带 c1 c2)阻止特定范围内阻止特定范围内的频率成分的频率成分(阻带阻带 c1 c2)|H(j)|H(j)|H(j)|c1c2c1c2c00实验原理:低通滤波器21|1()1|1RRj CjLj LRLCjj CRVHV01LRCLC2001()()()1()jH jjjH实验原理:低通滤波器24000001()11010110H j 实验原理:带阻滤波器221()1|1RRLCjLRj LLCjj CRVHV202001()()()1jH jjj H01LRCLC实验原理:带阻滤波器202000001()1101jj H实验步骤1. 低通滤波器幅频特性观

5、测低通滤波器幅频特性观测200001111,0.999F (400Hz)22fCfLfLCLCfin(Hz)100200300vc(mV) 设计低通滤波器设计低通滤波器, f0=400Hz, 计算计算C0=? (提示提示: C0=0.999 F) 测量低通滤波器幅频特性测量低通滤波器幅频特性保持输入信号的振幅保持输入信号的振幅(1Vp-p)不变不变, 在在100Hz1000Hz范围内范围内改变输入正弦信号的频率改变输入正弦信号的频率, 用万用表测量输出电压用万用表测量输出电压(vc)的幅的幅度度, 用坐标纸画出对应的用坐标纸画出对应的vc-fin曲线曲线, 记录电压最大值对应的记录电压最大值对

6、应的频率值频率值 fmax.要求精确到要求精确到10Hz, 提示提示: fmax在在250Hz350Hz之间之间实验步骤2 低通滤波器滤波结果观测低通滤波器滤波结果观测 用信号发生器产生用信号发生器产生由由400Hz正弦基波正弦基波(3Vp-p)与与1200Hz正正弦谐波弦谐波(1Vp-p)信号构成的信号构成的合成波信号合成波信号, 记录合成波信号记录合成波信号的波形的波形. 改变改变C的大小的大小, 观察滤波结果观察滤波结果. 观察观察C取多大值时滤波效果取多大值时滤波效果最佳最佳, 画出对应的画出对应的波形波形. 分析、总结低通滤波器的分析、总结低通滤波器的工作特点工作特点.提示提示: 当

7、当C=0.999 F时滤波效果最佳时滤波效果最佳, 输出波形为输出波形为400Hz的正弦波的正弦波实验步骤3 带阻滤波器的滤波特性带阻滤波器的滤波特性设计带阻滤波器设计带阻滤波器(输入信号为输入信号为合成波信号合成波信号)f1=400Hz时时, 计算计算C1=? 记录对应的记录对应的输出波形及频率输出波形及频率 (提示提示: C1=0.999 F, 输出输出1200Hz正弦波正弦波)f2=1200Hz时时,计算计算C2=? 记录对应的记录对应的输出波形及频率输出波形及频率 (提示提示: C2=0.112 F, 输出输出400Hz正弦波正弦波)波形当波形当C在在C1和和C2 之间改变时之间改变时

8、, 观察并记录输出波形观察并记录输出波形 (提示提示: 随着随着C的增大的增大, 输出信号波形由输出信号波形由1200Hz正弦波逐渐向正弦波逐渐向400Hz正正弦波过渡弦波过渡)分析、总结带阻滤波器的工作特点分析、总结带阻滤波器的工作特点2121120.999F400Hz,1,20.112F1200HziiCLffif实验设备介绍:数字万用表交流电压档交流电压档n电阻档电阻档 电容档电容档n直流电压档直流电压档 交流电压档交流电压档n直流电流档直流电流档 交流电流档交流电流档n选择合适量程选择合适量程n显示的读数即为测量值显示的读数即为测量值n先选择先选择A路信号路信号,设置频率为设置频率为400Hz,幅度为幅度为3Vp-pn再按再按“单频单频”键键,选择选择B路信号路信号,选选择择“A路谐波路谐波”,n然后输入倍数为然后输入倍数为3times,再设定幅再设定幅度为度为1Vp-p;n再按再按“AB独立独立”,显示显示“AB相加相加”n再按再按“A路谐波路谐波”, 显示显示“AB相相差差”,然后输入然后输入“0deg”(或然后旋或然后旋转微调旋钮使波形最佳。目的是转微调旋钮使波形