实验有源滤波器设计集成运放的综合应用

实验有源滤波器设计集成运放的综合应用第1页/共24页——集成运放的综合应用第2页/共24页一、预习要求二、实验目的三、实验原理四、实验内容五、报告要求实验六有源滤波器的设计第3页/共24页1.复习有关低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器原理。2.了解集成运放构成有源滤波器的应用电路。一、预习要求第4页/共24页1.熟悉由运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。2.掌握有源滤波器的幅频特性测量及性能分析。二、实验目的第5页/共24页

集成运算放大器与RC元件组合可以构成RC有源滤波器，让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。根据对频率范围的选择不同分为：

低通(LPF)高通(HPF)

带通(BPF)带阻(BEF)三、实验原理第6页/共24页

低通高通带通带阻四种滤波电路幅频特性如图所示：三、实验原理（b）高通(a）低通（d）带阻(c)带通第7页/共24页1.低通滤波器（LPF）

低通滤波器通过低频信号，衰减或抑制高频信号。三、实验原理

典型的二阶有源低通滤波器由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。第8页/共24页1.低通滤波器（LPF）通带增益:品质因数：影响低通滤波器在处的幅频特性三、实验原理主要性能参数：截止频率：滤波器通带与阻带的界限频率第9页/共24页

通过高频信号，衰减或抑制低频信号。低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换可变成二阶有源高通滤波器，电路如图所示:三、实验原理2.高通滤波器（HPF）低通高通20K20K第10页/共24页2.高通滤波器（HPF）主要性能参数：AuP、fO、Q

各量的函义同二阶低通滤波器三、实验原理高通滤波电路和幅频特性如图所示:20k20k第11页/共24页

带通滤波器只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。

典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。三、实验原理3.带通滤波器（BPF）第12页/共24页

电路和幅频特性如图所示：三、实验原理3.带通滤波器（BPF）第13页/共24页主要性能参数三、实验原理3.带通滤波器（BPF）通带增益通带宽度中心频率选择性

特点：改变Rf和R4比例可改变频宽而不影响中心频率

第14页/共24页三、实验原理

带阻滤波器性能和带通滤波器相反，在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。4.带阻滤波器（BEF）第15页/共24页三、实验原理主要性能参数：4.带阻滤波器（BEF）通带增益:B＝2（2－Aup）f0

中心频率:选择性:

通带宽度:带阻滤波电路的幅频特性曲线第16页/共24页四、实验内容1.二阶有源低通滤波器幅频特性测试2.二阶高通滤波器幅频特性测试3.带通滤波器和带阻滤波器频率特性测试(选做）第17页/共24页四、实验内容1.二阶有源低通滤波器幅频特性测试（1）按图连接实验电路U0UIR15.1KΩRF5.1KΩRW10K+12V–12V+–+∞+-

C0.01μF0.01μFC20KΩR20KΩ+-2315467第18页/共24页四、实验内容U0UIR15.1KΩRF5.1KΩRW10K+12V–12V+–+∞+-

C0.01μF0.01μFC20KΩR20KΩ+-调零第19页/共24页

（2）低通特性的测试：四、实验内容接通电源加入信号改变频率观察输出判断低通±12V电源输入正弦信号，幅度Ui=1V在截止频率f0附近变化用示波器或交流电压表观察输出电压幅度变化输出电压幅度变化是否具备低通特性，是—进行第2步；否—检测电路，排除故障①粗测第20页/共24页f(Hz)U0(V)U0/Ui（2）低通特性的测试：四、实验内容

测量频点应大于10个，并特别注意观测截止频率点。

以频率的对数为横坐标，电压增益的分贝数20lgU0/UI为纵坐标，由所测结果描绘低通滤波器的幅频特性曲线。②细测Ⅰ：选择正弦信号Ui幅度（保证输出波形不失真）Ⅱ：改变频率，测输出Uo（保证Ui幅度不变）Ⅲ：记录数据，填入表格，描绘幅频特性曲线第21页/共24页

设计实验电路，测试频率特性:

（1）粗测：输入Ui＝1V正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，观察电路是否具备高通特性。（2）逐点测绘高通滤波器的幅频特性曲线，记入表中。

f(Hz)U0(V)U0/Ui四、实验内容2.二阶高通滤波器幅频特性测试第22页/共24页

设计带通和带阻滤波器实验电路分别测试，记录数据。

(1)实测电路的中心频率fO；

(2)以实测中心频率为中心，测绘电路的幅频特性。f(Hz)U0