低通濾波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2

二階低通濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)老師： xxx學(xué)院 : xxx學(xué)院專 業(yè)： 電子信息工程班 級(jí)： 電信11組別：xxx小組(xxxxxxxxx)學(xué)院：物電學(xué)院班級(jí)：電子11學(xué)號(hào)：1070211014030姓名：張偉安朋博朱秋霞指導(dǎo)教師：邵婷婷2013年12月10日、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮?shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 學(xué)習(xí)RC有源濾波器的設(shè)計(jì)方法；2、 由濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算電路元件參數(shù)；3、 設(shè)計(jì)二階RC有源濾波器（低通）4、 掌握有源濾波器的測(cè)試方法；5、 測(cè)量有源濾波器的幅頻特性。實(shí)驗(yàn)要求：1、 設(shè)計(jì)二階有源低通濾波器電路，計(jì)算電路元件參數(shù)，2、 性能指標(biāo)fz=2kHz3、 增益Av=2二、電路原理及設(shè)計(jì)方案1、實(shí)驗(yàn)原理濾波器是一種能使有用信號(hào)通過(guò)，濾除信號(hào)中的無(wú)用頻率，即抑制無(wú)用信號(hào)的電子裝置。有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。低通濾波器是一個(gè)通過(guò)低頻信號(hào)而衰減或抑制高頻信號(hào)的部件。理想濾波器電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有一定幅值和線性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。但實(shí)際濾波器不能達(dá)到理想要求。2設(shè)計(jì)方案：方案框圖框圖的作用RC網(wǎng)絡(luò)的作用在電路中RC網(wǎng)絡(luò)起著濾波的作用，濾掉不需要的信號(hào)，這樣對(duì)波形的選取上起著至關(guān)重要的作用，通常主要有電阻和電容組成。放大器的作用電路中運(yùn)用了同相運(yùn)放，其閉環(huán)增益，Aup=1+R4/R3同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)反饋電路的作用將輸入量的一部分或全部通過(guò)一定的電路形式作用到輸入回路，用來(lái)影響輸入量。壓控電壓源低通濾波原理電路

如上圖就是二階壓控低通濾波器的原理圖，電路中既引入了負(fù)反饋，又引入了正反饋，當(dāng)信號(hào)頻率趨于0時(shí)，由于C1的電抗趨于無(wú)窮大，因而正反饋很弱，當(dāng)信號(hào)頻率趨于無(wú)窮大時(shí)，由于C2的電抗為0，因而Up(s)趨于0,可以想象，只要正反饋引入得當(dāng)，就既可能在f=f0時(shí)使電壓放大倍數(shù)值增大，又不會(huì)因正反饋過(guò)強(qiáng)而產(chǎn)生自激震蕩，因?yàn)橥蜉斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放和R1,R2組成，故稱為壓控電壓源濾波電路。優(yōu)點(diǎn)；該電路具有元件少，增益穩(wěn)定，頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，電路中C1C2R1R2構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)算放大器接成電壓跟隨器形式，帶負(fù)載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：在指定的頻率下，Q值受制于材料的限制，為簡(jiǎn)化計(jì)算，令R2=R3=R，C1=C2=C，根據(jù)"虛短”和"虛斷特性以及疊加定理可解得傳遞函數(shù):As=*= 1 Au U,(s)1+3——up(sCR+(sCR)2叩令s=j3,得濾波器的頻率響應(yīng)表達(dá)式：1—/11—/1 f° up 2 , 、f式中z°=12nRC+〕(式中z°=12nRC2令1-：+，(3—?dú)?j=解得該濾波器的上限截止頻率為定義有源低通濾波器的等效品質(zhì)因數(shù)Q為f=f0時(shí)電壓放大倍數(shù)的模與通帶放大倍數(shù)之比，即Q=|Au||f=f0/|Aup|=1/(3-Aup)可見(jiàn)Q是f=f0時(shí)的電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)之比。?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)?本次實(shí)驗(yàn)采用上述二階壓控型低通濾波器電路圖。令?心“=1+法=2-fv=手孝".2”°=1.27盤(pán)=2KHZ?可取7?】=Rf=1OOKI1,U=O.Ol;zF,7?=10.122Kfl3.電路設(shè)計(jì)圖三.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，進(jìn)行仿真(1)當(dāng)輸入函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，進(jìn)行仿真(1)當(dāng)輸入1.5v,500Hz正弦波時(shí)得到輸入輸出波形為:2,說(shuō)明f<2kHz時(shí)，為通帶矽示波器-XSC1由圖知輸出的勺波形幅值變?yōu)檩斎氲?.414倍左右，說(shuō)明矽示波器-XSC1由圖知輸出的勺波形幅值變?yōu)檩斎氲?.414倍左右，說(shuō)明f=2kHz為其截止頻率(3)W當(dāng)輸入1.5v,12kHz正弦波時(shí)得到輸入輸出波形：?理論計(jì)算：由二階壓控型低通濾波器的工作原理分析可知:?通帶電壓放大倍數(shù)媼=1+；=2；?所以，在通頒帶內(nèi)，舄=4廣2,201g|4|=6.021dB,相移。=0；當(dāng)戶/o二L575KHz時(shí),|九|=偵=2，眺確=6.02IdB；.響髀較與分析用二1.41對(duì)201g|4|=3.035dB,通過(guò)比較分析函數(shù)信號(hào)發(fā)射器的圖像的輸出結(jié)果和理論計(jì)算值，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在誤差范圍內(nèi)可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)思路正確合理。誤差分析：1、 實(shí)際的集成運(yùn)算放大器并非是理想的，故將其看作理想運(yùn)放來(lái)分析存在誤差（主要誤差）；2、 電阻與電容的實(shí)際參數(shù)與標(biāo)稱值不等，存在微小誤差；3、 導(dǎo)線及電路各節(jié)點(diǎn)處有微小電阻；?實(shí)驗(yàn)結(jié)論1二階壓控型LPF的幅/