低通滤波器实验报告 2

二阶低通滤波器的设计实验报告指导老师： xxx学院 : xxx学院专 业： 电子信息工程班 级： 电信11组别：xxx小组(xxxxxxxxx)学院：物电学院班级：电子11学号：1070211014030姓名：张伟安朋博朱秋霞指导教师：邵婷婷2013年12月10日、实验目的和要求实验目的：1、 学习RC有源滤波器的设计方法；2、 由滤波器设计指标计算电路元件参数；3、 设计二阶RC有源滤波器（低通）4、 掌握有源滤波器的测试方法；5、 测量有源滤波器的幅频特性。实验要求：1、 设计二阶有源低通滤波器电路，计算电路元件参数，2、 性能指标fz=2kHz3、 增益Av=2二、电路原理及设计方案1、实验原理滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想要求。2设计方案：方案框图框图的作用RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要有电阻和电容组成。放大器的作用电路中运用了同相运放，其闭环增益，Aup=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级反馈电路的作用将输入量的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响输入量。压控电压源低通滤波原理电路

如上图就是二阶压控低通滤波器的原理图，电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈，当信号频率趋于0时，由于C1的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱，当信号频率趋于无穷大时，由于C2的电抗为0，因而Up(s)趋于0,可以想象，只要正反馈引入得当，就既可能在f=f0时使电压放大倍数值增大，又不会因正反馈过强而产生自激震荡，因为同向输入端电位控制由集成运放和R1,R2组成，故称为压控电压源滤波电路。优点；该电路具有元件少，增益稳定，频率范围宽等优点，电路中C1C2R1R2构成反馈网络，运算放大器接成电压跟随器形式，带负载能力强。缺点：在指定的频率下，Q值受制于材料的限制，为简化计算，令R2=R3=R，C1=C2=C，根据"虚短”和"虚断特性以及叠加定理可解得传递函数:As=*= 1 Au U,(s)1+3——up(sCR+(sCR)2叩令s=j3,得滤波器的频率响应表达式：1—/11—/1 f° up 2 , 、f式中z°=12nRC+〕(式中z°=12nRC2令1-：+，(3—气)j=解得该滤波器的上限截止频率为定义有源低通滤波器的等效品质因数Q为f=f0时电压放大倍数的模与通带放大倍数之比，即Q=|Au||f=f0/|Aup|=1/(3-Aup)可见Q是f=f0时的电压放大倍数与通带放大倍数之比。・实验设计•本次实验采用上述二阶压控型低通滤波器电路图。令•心“=1+法=2-fv=手孝".2”°=1.27盘=2KHZ•可取7?】=Rf=1OOKI1,U=O.Ol;zF,7?=10.122Kfl3.电路设计图三.实验结果实验结果函数信号发生器，进行仿真(1)当输入函数信号发生器，进行仿真(1)当输入1.5v,500Hz正弦波时得到输入输出波形为:2,说明f<2kHz时，为通带矽示波器-XSC1由图知输出的勺波形幅值变为输入的1.414倍左右，说明矽示波器-XSC1由图知输出的勺波形幅值变为输入的1.414倍左右，说明f=2kHz为其截止频率(3)W当输入1.5v,12kHz正弦波时得到输入输出波形：•理论计算：由二阶压控型低通滤波器的工作原理分析可知:•通带电压放大倍数媪=1+；=2；・所以，在通颁带内，舄=4广2,201g|4|=6.021dB,相移。=0；当户/o二L575KHz时,|九|=侦=2，眺确=6.02IdB；.响髀较与分析用二1.41对201g|4|=3.035dB,通过比较分析函数信号发射器的图像的输出结果和理论计算值，本次实验设计在误差范围内可以满足实验要求，设计思路正确合理。误差分析：1、 实际的集成运算放大器并非是理想的，故将其看作理想运放来分析存在误差（主要误差）；2、 电阻与电容的实际参数与标称值不等，存在微小误差；3、 导线及电路各节点处有微小电阻；•实验结论1二阶压控型LPF的幅/