有源濾波電路——帶通濾波器(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗報告專業(yè)：_姓名：_學(xué)號：_日期：_桌號：_課程名稱： 電路原理實驗 指導(dǎo)老師： 成績：_實驗名稱： 有源濾波電路帶通濾波器 一、實驗?zāi)康?. 掌握有源濾波電路的基本概念，了解濾波電路的選頻特性、通頻帶等概念，加深對有源濾波電路的認(rèn)識和理解。2. 用Pspice仿真的方法來研究濾波電路，了解元件參數(shù)對濾波效果的影響。3. 根據(jù)給定的帶通濾波器結(jié)構(gòu)和元件，分析三種不同中心頻率的帶通濾波器電路的工作特點及濾波效果，分析電路的頻率特性。4. 實現(xiàn)給定方波波形的分解和合成。二、實驗原理濾波器是一種二端口網(wǎng)絡(luò)，它的作用是允許某頻率范圍的信號通過，濾掉或抑制其他頻率的信號。允

2、許通過的信號頻率范圍稱為通帶，其余信號的頻率范圍稱為阻帶。許多通過電信號進(jìn)行通信的設(shè)備，如電話、收音機(jī)、電視和衛(wèi)星等都需要使用濾波器。嚴(yán)格的說，實際的濾波器并不能完全濾掉所選頻率的信號，只能衰減信號。無源濾波器通常由RLC元件組成，一般采取多節(jié)T型或型結(jié)構(gòu)，制造難，成本高，特別是電感元件的重量和體積都很大。用RC元件與運放集成塊構(gòu)成的有源濾波器，不用電感線圈，因此廣泛用于工程電路。此外，運放的開環(huán)電壓增益很大，輸入阻抗高，輸出阻抗低，組成的濾波器有一定的放大、隔離和緩沖作用。相比于無源濾波器，有源濾波器有許多優(yōu)點：可以按要求靈活設(shè)置增益，并且無論輸出端是否帶載，濾波特性不變，這也是有源濾波較無

3、源濾波得到更廣泛應(yīng)用的原因。1. 帶通濾波器電路 圖1所示為一個無限增益多路反饋帶通濾波器電路，傳遞函數(shù)為：其中各系數(shù)為：表征帶通濾波器性質(zhì)的重要參數(shù)有三個，分別是： 中心頻率，也即諧振頻率，帶通濾波器在中心頻率處轉(zhuǎn)移函數(shù)的幅值最大。帶寬，定義為兩個截止頻率之差；截止頻率 c的定義為：轉(zhuǎn)移函數(shù)的幅值由最大值下降為最大值的 時的頻率，即品質(zhì)因數(shù)，定義為中心頻率與帶寬之比。帶通濾波器的增益Kp定義為傳遞函數(shù)在中心頻率處的幅值增益。三個帶通濾波器設(shè)計為：Kp=4，Q=5，中心頻率分別為：1kHz，3kHz，5kHz，對應(yīng)各元件參數(shù)為： C=0.01F，R1=20k，R2=1.8k，R3=160k。C

4、=0.01F，R1=6.8k，R2=0.56k，R3=56k。C=0.01F，R1=3.9k，R2=0.36k，R3=33k。2. 反相加法器反相加法器電路如圖2所示，輸出為：三、實驗接線圖四、實驗設(shè)備1. 信號源； 2. 動態(tài)實驗單元濾波器組件； 3. 示波器；五、實驗步驟1. 利用PSpice軟件，對給出的三個帶通濾波器的工作特性進(jìn)行仿真分析。輸入信號選擇幅值為1V，f=1KHz的方波電壓。觀察一個方波信號分別通過三個帶通濾波器后，波形和諧波成分的變化。 2. 利用PSpice軟件進(jìn)行仿真分析，計算正弦信號分別通過三個帶通濾波器時的幅頻特性。3. 使用Um=1V，f=1KHz的方波電壓信號

5、源輸出，連接到動態(tài)電路板的輸入端，將激勵源和帶通濾波器的輸出端分別連至示波器的兩個輸入口YA和YB，這時可在示波器的屏幕上同時觀察到激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律。分別選擇三個不同中心頻率的帶通濾波器，觀察并記錄此時的輸出信號的變化；對濾波后的信號分別作fft分析，觀察信號中諧波成分的變化情況。4. 使用Um=1V，f=1KHz的方波電壓信號源輸出，將三個帶通濾波器的輸出連接到反相加法器的輸入端，觀察并記錄反相加法器輸出端信號，并對此信號分別作fft分析，觀察信號中諧波成分的變化情況。5. 使用正弦電壓信號源輸出，繪制中心頻率為1KHz、3KHz、5KHz帶通濾波器的幅頻特性圖。6. 選做內(nèi)容：將可調(diào)電

6、阻接入反相加法器的反饋回路，定性地觀察當(dāng)此電阻變化時，加法器輸出信號的變化（輸出飽和現(xiàn)象）。六、實驗數(shù)據(jù)記錄1. 記錄原始波形分別通過三個帶通濾波器后，波形和諧波成分的變化C=0.01F，R1=20k，R2=1.8k，R3=160k。圖為輸入諧波成分圖為輸出諧波成分C=0.01F，R1=6.8k，R2=0.56k，R3=56k。圖為輸入諧波成分圖為輸出諧波成分C=0.01F，R1=3.9k，R2=0.36k，R3=33k。圖為輸入諧波成分圖為輸出諧波成分2. 記錄三個帶通濾波器的輸出波形通過反相加法器后的波形和諧波成分的變化；圖為方波諧波成分圖為合成波諧波成分3. 記錄中心頻率為1KHz帶通濾

7、波器的幅頻特性曲線圖為中心頻率為1KHz、3KHz、5KHz帶通濾波器的幅頻特性曲線幅頻特性數(shù)據(jù)記錄表七、實驗數(shù)據(jù)分析選做內(nèi)容：將可調(diào)電阻接入反相加法器的反饋回路，定性地觀察當(dāng)此電阻變化時，加法器輸出信號的變化（輸出飽和現(xiàn)象）。現(xiàn)象：當(dāng)反饋電阻Rf增大時，輸出波形變大，這是因為 ，但是當(dāng)反饋電阻Rf增大到某一數(shù)值時，運放達(dá)到最大輸出限制，輸出信號出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。八、實驗結(jié)果或結(jié)論1. 總結(jié)帶通濾波器對通過的信號的影響，原信號波形和諧波成分的變化帶通濾波器能通過某一頻率范圍內(nèi)的分量，將其他范圍的頻率分量到極低水平。例如本次分別觀察1kHz、3kHz、5kHz為中心頻率的帶通濾波器的輸入輸出波形，原方波為各次諧波疊加而成，通過濾波器后，中心頻率的諧波被保留，其他分量被衰減。2. 根據(jù)實驗結(jié)果，