无源与有源滤波器课程实践报告

信号与系统课程实践报告无源与有源滤波器姓名：学号：年级：专业：电子信息工程课程实践题目：无源与有源滤波器课程实践目的与要求目的：1.了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性要求：1.根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。对于同类型的无源和有源滤波器幅频特性要求绘制在同一坐标纸上，以便比较。计算出各自特征频率、截止频率和通频带。比较分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。实践内容测试无源和有源LPF（低通滤波器）的幅频特性.测试无源和有源HPF（高通滤波器）的幅频特性.测试无源和有源BPF（带通滤波器）的幅频特性.测试无源和有源BEF（带阻滤波器）的幅频特性.实践原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带,把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率3。称为截止频率或称转折频率。图4-1中的|H（j3）|为通带的电压放大倍数，3。为中心频率，3”和3点分别为低端和高端截止频率。2.四种滤波器的实验线路如图所示:无源低通滤波器有源低通滤波器无源低通滤波器有源低通滤波器无源高通滤波器有源高通滤波器无源高通滤波器有源高通滤波器图4-2-210K10K无源带通滤波器 (f)有源带通滤波器图4-2-3（g）无源带阻滤波器 （h）有源带阻滤波器图4~2~4图4-2各种滤波器的实验线路图3、图4-3所示，滤波器的频率特性H（j<o）（又称为传递函数），它用下式表示w.（4-1）式中A（3）为滤波器的幅频特性，0（3）为滤波器的相频特性。它们都可以通过实验的方法来测量。+滤波器图4-3滤波器课程实践内容设计步骤：滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表。(1)测试RC无源低通滤波器的幅频特性。实验电路如图2.2.1(a)所示。实验时，必须在保持正弦波信号输入电压(UD幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用实验箱提供的数字式真有效值交流电压表(10Hz<f<lMHz),测量RC滤波器输出端电压足的幅值,并把所测的数据记录表一。注意每当改变信号源频率时，都必须观测一下输入信号S使之保持不变。实验时应接入双踪示波器，分别观测输入/和输出七的波形(注意：在整个实验过程中应保持恒定不变)。表_：F(Hz)3°=1/RC(rad/s)f0=3q/2N(Hz)Ux(V)U2(V)(2)测试RC有源低通滤器的幅频特性—实验电路如图2.2.1(b)所示。取R=1K、C=0.01uF、放大系数K=l。测试方法用(1)中相同的方法进行实验操作，并将实验数据记入表二中。表二:F(Hz)3o=l/RC(rad/s)fo=3°/2n(Hz)Ux(V)U2(V)3.分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。

研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应（选做，实验步骤自拟）。六：实践数据处理：1.无源低通滤波器:Wc=5.650kF(Hz)3005003kIk5.6k6k7k60k80k100k1\(V)10101010101010101010U2(V)109.898.40.7070.70.620.450.240.122.无源高通滤波器:Wc=22kF(Hz)500Ik2kISk20k22k21k26k60k80kL\(V)10101010101010101010顷V)0.0360.0680.713.764.164.324.484.86.246.243.无源带通滤波器:Wcl=4.6k,Wch=41.3kF(Hz)5003k4.6k7k10k1Ik28k41.3k60k100kL\(V)10101010101010101010顷V)0.81.642.242.683.043.22.82.241.60.924.无源带阻滤波器:WcL=3.62K,Wch=69kF(Hz)5002k3.6k16k29k42k55k69k90k110kL\(V)10101010101010101010顷V)108.47.00.283.45.126.47.089.6

5.有源低通滤波器:Wc=10kF(Hz)108006kSk10k12k1Ik40k60k80kL\(V)10101010101010101010顷V)109.29.087.006.45.61.380.60.36.有源高通滤波器:Wc=24.75kF(Hz)50080020k22k24.7k27k29k60k80k100k1\(V)10101010101010101010U：(V)0.0420.0586.26.67.007.47.69.29.49.67.有源带通滤波器:Wcl=7.5,Wch=27kF(Hz)500Ik7.5k10k13k20k27k60k100k120kL\(V)10101010101010101010顷V)0.641.31415.619.818.2145.43.40.98.有源带阻滤波器:Wcl=6.Ok,Wch=36.7kF(Hz)500Ik6k1Ik22k30k36.7k60kSO100L\(V)10101010101010101010顷V)10107.000.643.767.088.49.009.2七、课程设计总结：各类有源无源滤波器滤波特性：无源低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。无源高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。无源带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；无源带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。有源低通滤波器：与无源低通滤波器滤波特性一样，但同频带相对较窄。有源高通滤波器：与无源高通滤波器滤波特性一样，但通频带相对较窄。有源带通滤波器：与无源带通滤波器滤波特性一样，但通频带相对较窄。有源带阻滤波器：与无源带阻滤波器滤波特性一样，但通频带相对较宽。无源和有源滤波器的优缺点：无源滤波器优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高。缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显。