实验五有源滤波器设计

有源滤波器设计实验名称上一页下一页目录页实验前的要求：预习实验指导书实验六波形发生电路，及教材相关内容。学习本实验对应的视频讲解内容Contents实验目的12实验仪器3实验内容1掌握滤波器的概念、原理及幅频特性2掌握低通、高通、带通及带阻滤波器的工作原理实验目的3熟悉滤波器的分析及设计方法实验仪器有源滤波器设计点击任意键继续实验仪器实验室所用直流电压源为三通道稳压可编程直流稳压电源。直流电压源的电压显示值作为参考，实际输出电压以万用表所测为准。应避免电压源短路!直流稳压电源实验仪器函数信号发生器应特别注意：避免将信号发生器与直流稳压电源直接并联！使用时注意共地。

应避免信号发生器短路!使用安捷伦示波器自带函数信号发生器。使用前必须检查输出探头是否正常连接。实验仪器在本次实验中用于测电压，也可用于测电阻、电容。型号为VICTORVC9801A。

注意其正确的使用方法!数字万用表使用方法见网站提供的相应型号万用表使用说明书。使用前应确认万用表表笔连接正常。示波器实验仪器应注意示波器的正确使用。测量时保持示波器的共地。本示波器在电子学实验室使用。型号为AgilentDSO-X2002A。请同学们自学网站提供的安捷伦示波器使用视频。实验仪器数字式交流毫伏表被测量未知时应把量程调至最高档，防止被测电压超过量程。当电源开关打到“ON”上时，数字表大约有五秒钟不规则的数字跳动，这是开机的正常现象注意其正确读数。实验元件及物品模拟数字实验箱芯片实验元件及物品集成电路的管脚号定义：将集成电路的封装面朝上，管脚向下，半圆形缺口在左侧，此时左下角为第一管脚，逆时针数下去依次为2、3...。有些芯片没有缺口，但在第一管脚处做了标记。

本实验使用的是单电源四通道运放LM324，TL084。也可用单运放μA741替代。实验元件及物品其它工具：主要用来拔出(取出)芯片用，也可用于其它用途。各种导线实验进行前的准备工作如图所示，整理本次实验所需要的元器件，以节省实验时间。在白纸上整理电阻

注意事项注意看管脚说明，芯片的正负电源不要接错。

需学会把本次实验所用的12V电源正确接入实验箱，注意实验箱和直流稳压电源要共地连接，详情见实验四教学视频。

调节电源，确定为12V以后，再将电源接入实验箱。不能在电源线接入实验箱以后再调节电压，防止过高的电压加入到实验箱。

注意按正确方向插入芯片。

断电操作，改动电路前须切断电源。

实验注意事项实验开始前应进行示波器校准和导线通断测试。详见实验四教学视频。

实验内容有源滤波器设计实验内容本实验使用的集成运算放大器为741芯片或LM324芯片。根据引脚个数不同，插入相应插座使用。

标有µA741和HA17741字样的芯片都是741芯片。

741芯片共有8个管脚，使用其中的5个，分别为正负电源端、同反相输入端和输出端。其管脚图如图所示。741芯片可根据需要使用一个或多个理想运放模块。

实验内容双路稳压电源的控制开关要调成采用串联方式工作或追踪工作方式。这时主路的负极和从路的正极为同一点，都为接地端。

串联方式：按下如图所示的右数第二列第二行按钮，分别调节主从通道的电位追踪方式：按下如图所示的右数第二列第四行按钮，可同时调节主从通道的电位采用±12V和地线三根电源线。使用三种颜色（可任选）的导线连接电源。红线为正电源的引出端，接至稳压电源主路的正极；绿线为负电源的引出端，接至稳压电源从路的负极；黑线为地线，从稳压电源主路的负极或从路的正极引出，接到实验箱地线插口，保持实验箱与电源共地。

调节电源，使用万用表测量，确定为±12V以后，再将电源接入连接好的电路。不能在电源线接入实验箱以后再调节电压，防止过高的电压加入到实验箱。

直流稳压电源使用注意事项实验内容图11.二阶低通有源滤波器按图1接好实验电路，其中集成运放使用LM324。

实验内容将输入信号Ui的幅度设置为1V，扫频范围从10Hz—10KHz，测试输出信号的幅度。

测试通带放大倍数Aup，并于理论计算数值相比较。

增加输入信号Ui的频率，当输出信号幅度下降为通带放大倍数幅度的时，对应的频率即为低通滤波器的截至频率。记录测试所得的截至频率，并于理论计算数值相比较，分析误差原因，写入实验报告册。

根据实验实际测试数据，绘制低通滤波器的幅频特性曲线

实验内容图22.二阶高通有源滤波器按图2接好实验电路，其中集成运放使用LM324。

实验内容将输入信号Ui的幅度设置为1V，扫频范围从10Hz—10KHz，测试输出信号的幅度。

测试通带放大倍数Aup，并于理论计算数值相比较。

增加输入信号Ui的频率，当输出信号幅度下降为通带放大倍数幅度的时，对应的频率即为高通滤波器的截至频率。记录测试所得的截至频率，并于理论计算数值相比较，分析误差原因，写入实验报告册。

根据实验实际测试数据，绘制高通滤波器的幅频特性曲线

实验内容图33.二阶带通有源滤波器按图3接好实验电路，其中集成运放使用LM324。

实验内容将输入信号Ui的幅度设置为1V，扫频范围从10Hz—10KHz，测试输出信号的幅度。

测试通带放大倍数Aup，并于理论计算数值相比较。当测试频率与中心频率相等时，输出信号与输入信号同相，此时得到的电压放大倍数即为通带放大倍数。

增加输入信号Ui的频率，当输出信号幅度下降为通带放大倍数时幅度的时，对应的频率即为带通滤波器的上下截至频率。记录测试所得的截至频率，并于理论计算数值相比较，分析误差原因，写入实验报告册。找出带通滤波器的通带带宽范围。

根据实验实际测试数据，绘制带通滤波器的幅频特性曲线

实验内容设计一个中心频率为1KHz，带宽为400Hz的带通滤波器。

电路中采用的电容数值为0.01μF，请选用合适的电阻阻值，设计所要求指标的带通滤波器。

实测所设计电路的中心频率、上下截至频率以及通带带宽范围。学习如何通过调整电路得到比较精确的设计指标。

根据实验实际测试数据，绘制带通滤波器的幅频特性曲线

设计所用的相关公式如下：

用AgilentDSO-X2002A示波器直接测量频率当示波器屏幕上显示出稳定的波形后，点击“MEASURE”键。然后填加相应通道的频率测量两即可。注意，这种测量方法是对示波器屏幕上的图形进行采样测量，所以应使波形尽量大。若要取消显示，点击“MEASURE”键后，在出现的菜单中，选择“清除测量”。实验内容实验完成后必须按要求整理实验台按颜色整理好导线放入导线盒关闭设备电源，按照标准摆放照片整理实验台，带走垃圾。断导线、损坏元器件扔到垃圾箱。实验注意事项做完实验后把各种仪器所用的线按图所示摆放到指定的位置，椅子收到桌下。实验注意事项正确拔下导线及元器件实验注意事项注意！如不按照标准整理实验台，即离开实验室。视情节轻重扣除实验操作成绩1-2分。特别严重的，本次实验0分！全开放实验室是全校学生的公共资源，希望同学们为他人创造良好的学习环境，养成良好的实验室学习习惯。如何判断芯片是否烧坏？根据放大器虚短的原理，放大器正常工作时，其同向输入端和反向输入端电压必然相等，即使有差别也是很小的，在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般也不会超过0.1V，超出范围则考虑放大器已坏！

上电后冒烟、发热或炸片则放大器芯片已经