無源與有源濾波器課程實踐報告

信號與系統(tǒng)課程實踐報告無源與有源濾波器姓名：學號：年級：專業(yè)：電子信息工程課程實踐題目：無源與有源濾波器課程實踐目的與要求目的：1.了解RC無源和有源濾波器的種類、基本結(jié)構及其特性分析和對比無源和有源濾波器的濾波特性要求：1.根據(jù)實驗測量所得的數(shù)據(jù)，繪制各類濾波器的幅頻特性。對于同類型的無源和有源濾波器幅頻特性要求繪制在同一坐標紙上，以便比較。計算出各自特征頻率、截止頻率和通頻帶。比較分析各類無源和有源濾波器的濾波特性。實踐內(nèi)容測試無源和有源LPF（低通濾波器）的幅頻特性.測試無源和有源HPF（高通濾波器）的幅頻特性.測試無源和有源BPF（帶通濾波器）的幅頻特性.測試無源和有源BEF（帶阻濾波器）的幅頻特性.實踐原理1、濾波器是對輸入信號的頻率具有選擇性的一個二端口網(wǎng)絡，它允許某些頻率（通常是某個頻帶范圍）的信號通過，而其它頻率的信號受到衰減或抑制，這些網(wǎng)絡可以由RLC元件或RC元件構成的無源濾波器，也可以由RC元件和有源器件構成的有源濾波器。2、根據(jù)幅頻特性所表示的通過或阻止信號頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）和帶阻濾波器（BEF）四種。把能夠通過的信號頻率范圍定義為通帶,把阻止通過或衰減的信號頻率范圍定義為阻帶。而通帶與阻帶的分界點的頻率3。稱為截止頻率或稱轉(zhuǎn)折頻率。圖4-1中的|H（j3）|為通帶的電壓放大倍數(shù)，3。為中心頻率，3”和3點分別為低端和高端截止頻率。2.四種濾波器的實驗線路如圖所示:無源低通濾波器有源低通濾波器無源低通濾波器有源低通濾波器無源高通濾波器有源高通濾波器無源高通濾波器有源高通濾波器圖4-2-210K10K無源帶通濾波器 (f)有源帶通濾波器圖4-2-3（g）無源帶阻濾波器 （h）有源帶阻濾波器圖4~2~4圖4-2各種濾波器的實驗線路圖3、圖4-3所示，濾波器的頻率特性H（j<o）（又稱為傳遞函數(shù)），它用下式表示w.（4-1）式中A（3）為濾波器的幅頻特性，0（3）為濾波器的相頻特性。它們都可以通過實驗的方法來測量。+濾波器圖4-3濾波器課程實踐內(nèi)容設計步驟：濾波器的輸入端接正弦信號發(fā)生器或掃頻電源，濾波器的輸出端接示波器或交流數(shù)字毫伏表。(1)測試RC無源低通濾波器的幅頻特性。實驗電路如圖2.2.1(a)所示。實驗時，必須在保持正弦波信號輸入電壓(UD幅值不變的情況下，逐漸改變其頻率，用實驗箱提供的數(shù)字式真有效值交流電壓表(10Hz<f<lMHz),測量RC濾波器輸出端電壓足的幅值,并把所測的數(shù)據(jù)記錄表一。注意每當改變信號源頻率時，都必須觀測一下輸入信號S使之保持不變。實驗時應接入雙蹤示波器，分別觀測輸入/和輸出七的波形(注意：在整個實驗過程中應保持恒定不變)。表_：F(Hz)3°=1/RC(rad/s)f0=3q/2N(Hz)Ux(V)U2(V)(2)測試RC有源低通濾器的幅頻特性—實驗電路如圖2.2.1(b)所示。取R=1K、C=0.01uF、放大系數(shù)K=l。測試方法用(1)中相同的方法進行實驗操作，并將實驗數(shù)據(jù)記入表二中。表二:F(Hz)3o=l/RC(rad/s)fo=3°/2n(Hz)Ux(V)U2(V)3.分別測試無源、有源HPF、BPF、BEF的幅頻特性。實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄表格及實驗內(nèi)容，自行擬定。

研究各濾波器對方波信號或其它非正弦信號輸入的響應（選做，實驗步驟自擬）。六：實踐數(shù)據(jù)處理：1.無源低通濾波器:Wc=5.650kF(Hz)3005003kIk5.6k6k7k60k80k100k1\(V)10101010101010101010U2(V)109.898.40.7070.70.620.450.240.122.無源高通濾波器:Wc=22kF(Hz)500Ik2kISk20k22k21k26k60k80kL\(V)10101010101010101010頃V)0.0360.0680.713.764.164.324.484.86.246.243.無源帶通濾波器:Wcl=4.6k,Wch=41.3kF(Hz)5003k4.6k7k10k1Ik28k41.3k60k100kL\(V)10101010101010101010頃V)0.81.642.242.683.043.22.82.241.60.924.無源帶阻濾波器:WcL=3.62K,Wch=69kF(Hz)5002k3.6k16k29k42k55k69k90k110kL\(V)10101010101010101010頃V)108.47.00.283.45.126.47.089.6

5.有源低通濾波器:Wc=10kF(Hz)108006kSk10k12k1Ik40k60k80kL\(V)10101010101010101010頃V)109.29.087.006.45.61.380.60.36.有源高通濾波器:Wc=24.75kF(Hz)50080020k22k24.7k27k29k60k80k100k1\(V)10101010101010101010U：(V)0.0420.0586.26.67.007.47.69.29.49.67.有源帶通濾波器:Wcl=7.5,Wch=27kF(Hz)500Ik7.5k10k13k20k27k60k100k120kL\(V)10101010101010101010頃V)0.641.31415.619.818.2145.43.40.98.有源帶阻濾波器:Wcl=6.Ok,Wch=36.7kF(Hz)500Ik6k1Ik22k30k36.7k60kSO100L\(V)10101010101010101010頃V)10107.000.643.767.088.49.009.2七、課程設計總結(jié)：各類有源無源濾波器濾波特性：無源低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲。無源高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。無源帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；無源帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段以外的信號通過。有源低通濾波器：與無源低通濾波器濾波特性一樣，但同頻帶相對較窄。有源高通濾波器：與無源高通濾波器濾波特性一樣，但通頻帶相對較窄。有源帶通濾波器：與無源帶通濾波器濾波特性一樣，但通頻帶相對較窄。有源帶阻濾波器：與無源帶阻濾波器濾波特性一樣，但通頻帶相對較寬。無源和有源濾波器的優(yōu)缺點：無源濾波器優(yōu)點是：電路比較簡單，不需要直流電源供電，可靠性高。缺點是：通帶內(nèi)的信號有能量損耗，負載效應比較明顯。