电路实验报告12有源滤波器设计

1、专业：电子信息工程 姓名：彭嘉乔 学号：3130104084 日期：2015.05.28 地点：东3-211 实验报告课程名称：电路与电子技术实验II 指导老师：沈连丰 成绩：_实验名称：有源滤波器设计 实验类型：_同组学生姓名：_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、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

2、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（wH 、fH ）或 下限频率（wL 、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，

3、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

4、体要求如下：(1) 通带截止频率：fp=1kHz；(2) 通带增益：Avp=12 ；(3) 品质因数：Q = 0.707 ；(4) 集成运放选用 LM358 ，电容选用 0.10.01F，电阻控制在 kM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

5、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)： 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)：(1) 输入信号幅度控制为10

6、V。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Uo0.707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。fH600kHz。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：输入信号幅度控制为500mV。有：幅频特性曲线如下图： (2) Rf=100k：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)：输入信号幅度控制为500mV。(1) C1=0.01u:幅频特性曲线如下图：(2) C2=0.1u: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： fH537kHz。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