低通滤波器操作step-by-step

低通滤波器操作step-by-step第一页，共26页。写在最前面：

1.对于未被抽中考试的同学，本次实验仍需提前在选课系统上预约时间，并根据预约时间刷卡进入实验室，按照预约座位号就座。

2.实验仍有预习考核环节。在实验开始时，闭卷考试。考核的内容包括电路搭建、测试方法和数据处理步骤。要求同学们认真做好预习和准备。3.要求独立完成实验。第二页，共26页。一、实验内容二、低通滤波器电路结构三、必做内容四、选作内容第三页，共26页。必做内容：实践教程P96运放的线性应用-有源低通滤波电路的设计与调试中的选题A。要求测量通带电压放大倍数Aup，低通滤波器幅频特性。选做内容：反相积分电路根据上述选题内容，完成各类数据指标的测试。一、实验内容第四页，共26页。

1.检查元件(10)2.焊接电路(10)3.规范操作（10）4.仪器使用（15）5.测试指标必做：（1）静态工作点测试(5)（2）动态指标：A.通带电压增益（15）；B.逐点法测幅频特性曲线（15）C.上限截止频率。（10）

6.实验善后(10)选做：反相积分电路（10）实验操作评价内容第五页，共26页。二、低通滤波器电路结构（使用LM324第1个运放为例）11脚接黑导线接电源-12v4脚接红导线接电源+12v正反馈滤波电容C注：实验中将不限定使用运放内部某一个运放。接地第六页，共26页。注意：如果正负电源加反，LM324将烧坏！！

如果正负电源只加了一个，静态不为0！！

如果没有共地，运放不能正常工作！！正负电源是否加对，直接决定实验能否做出来。LM324采用双电源供电（1）电源供电第七页，共26页。ABCA-主路正极B-地C-从路正极将三根电源线连接到仪器的各端子。红线是电源主路的正极，紫线是电源从路的负极，绿线接公共地端。第八页，共26页。红色接线主路正极接4管脚黑夹子接到电路板的“地”，实现“共地”紫色接线从路负极接11管脚在接到芯片电路中时注意区分线的颜色！！输入信号Ui第九页，共26页。（2）通电观察接上电源之后，观察电路是否有异常现象，如集成块冒烟、发烫或有异常气味等，应立即切断电源，检查电路，排除故障。（3）验证双电源是否正确加到LM324中参考实验3内容第十页，共26页。（一）静态工作点测量--输入信号Ui=0时的输出Uo；为保证Ui=0，用导线将输入端与“地”点相连。用万用表测量输出电压Uo，理论值为0V。蓝色短路线将输入端接地三、实验测量步骤第十一页，共26页。如果万用表测得输出端电压+12V，说明11管脚的负极电压没有加进去，若为-12V，则是4管脚的正压没有加进去。如果是其他值，有可能是因为输入端接地的问题或是电路有虚焊点。第十二页，共26页。

滤波器的滤波特性其实就是电路的幅频特性曲线的测试过程。

从题目的要求和幅频特性曲线图可以看出，动态特性需要测量Aup和放大倍数随频率变化的效果。（二）动态特性--滤波器滤波特性的测量第十三页，共26页。（1）设计和搭接分压电路LPF通带电压放大倍数是f=0时电路的电压放大倍数，因此需要测量f=0时电路的增益，即直流电压放大倍数，需另外设计和搭接分压电路。采用1kΩ和11kΩ电阻组成分压电路，分+12V直流电源电压，从而得到所需直流输入电压Ui。电路如右图所示。说明:理论上该电路分的直流输入电压Ui应该为1V，但是在连入低通滤波器电路后，电压值会减小，所以需要用万用表测得实际电压后作为输入Ui。1、通带电压放大倍数的测量第十四页，共26页。R2’R1’蓝色短路线将直流电源电压引入分压电路短路线将分压加入输入端注：分压电路是对电源和地之间分压。所以分压电路应该怎么连请大家想好哦！第十五页，共26页。（2）测试通带电压放大倍数Aup输入端接入直流电压，用万用表测量输出端电压。用万用表测量分压电路电压为接近1V（如图，注意万用表应置于直流电压档位，切记不要放在欧姆档，会烧表！！）测量滤波电路输出端电压并计算通带电压放大倍数Aup。应与理论设计Aup大小基本一致，请自行计算Aup的误差。第十六页，共26页。(1)利用信号发生器提供交流的输入信号Ui。输入正弦波信号，信号幅度是1VP-P。2、交流幅频特性曲线的测量幅频特性曲线的测量过程是电压放大倍数随频率的变化过程，测量不同频率下对应的交流电压放大倍数.初始频率的确定需要根据具体设计选题要求来选择，但是必须要小于特征频率，使信号能在通带内。输入信号的幅度也不必然是1Vpp，只要保证输出不失真即可。另外关于Vpp和Vrms的问题，对于正弦波来说，都可以，但是要保证输入输出读的是相同的参数单位。第十七页，共26页。（2）在示波器上观察并测量输入输出信号波形及幅度。自行判断交流放大倍数Au是否与理论设计值一致。第十八页，共26页。（3）滤波电路幅频特性在前面交流放大倍数测量的基础上，采用逐点法测量滤波电路幅频特性，输入信号幅度不变，从低频几十Hz开始，逐点改变信号频率，到输出信号减小到几乎为零。将所测得数据记入设计数据表格中。计算数据表格中每一频率点的电压放大倍数。f(kHz)UiUoAu频率点的个数自行选取，但务必能够反映电路特性，并能够计算得到滤波器的相关参数。提问：请再回顾一下有哪些参数需要计算，才能验证设计是否满足要求。第十九页，共26页。测量放大倍数（或者输出电压）降为中频段的0.707倍时对应的频率点，即为截止频率。记录该点输入输出电压。（4）测量滤波电路截止频率描绘频率特性曲线（对数幅频特性）。将测量结果与题目要求的通带电压放大倍数Aup、截止频率和Q值进行比较，计算误差大小，并计算衰减速率的大小。（5）数据处理（实验报告里要写的内容）第二十页，共26页。现有一组测量计算数据（数据不全）如表1所示：使用MATLAB软件，绘制低通滤波器对数幅频特性曲线如下：f(kHz)1233.23.5456810Ａｕ1.541.411.050.990.880.740.510.370.210.13下降衰减速率的计算此处为了方便绘图使用Matlab软件，该软件使用不是必须的，但是绘图方法必须要会。请在课下认真研究半对数坐标（横轴取对数坐标）。第二十一页，共26页。因此，我们取前表中3.2kHz（截止频率之后的某点）-6kHz这一段频率范围来计算下降斜率。

对数坐标系中，当频率f>>fp时，低通滤波器的20lgAu-lgf之间应呈线性关系。可以认为，下降过程是一条斜线。只要计算这条斜线的斜率即为下降速率。dB/十倍频程计算结果表明幅频特性下降速率达到了题目要求。说明：这里，3.2KHz和6KHz都不是必须的频率点，可以根据自己在测量过程中具体选择的点来计算。但是，计算的两点必须要在截止频率之后，而且相距不要太远。如果有时间的话，可以多选择几组值进行验证。f(kHz)1233.23.5456810Ａｕ1.541.411.050.990.880.740.510.370.210.13第二十二页，共26页。选作内容：

实践教材3.3节积分电路的设计与调试，基本选题A，只需完成（1）项即可。（题目变动：要求输入电阻不小于20k欧）

方波变三角波要求双踪察看输入输出信号,测量三角波幅值,周期,测量输入电阻大于20k。关于选作部分内容，由于是提高部分，所以在示例PPT中就不再给出测试过程和测试步骤，由同学自己设计测试步骤和实验数据表格。第二十三页，共26页。在实验老师未验收之前，