有源濾波器的設(shè)計與測量

有源濾波器的設(shè)計與測量

一、 驗?zāi)康模?br>1.學(xué)習(xí)根據(jù)給定的條件，簡單設(shè)計二階壓控電壓源式LPF、HPF 和BPF。
2.練習(xí)根據(jù)實驗內(nèi)容，自己擬定具體的測量方案和實驗記錄的表格。
3.熟悉有源濾波電路的主要特點。
二、 預(yù)習(xí)要求：
1.認真閱讀本實驗指導(dǎo)書，熟悉有源濾波器的原理和本實驗的具體要求。
2.按圖7－1 和圖7－3 電路，計算截至頻率F0=600Hz,Q=0.8 時LPF 和 HPF 中的各
電阻值（已知C＝56nF）。
3.按圖 7－5 電路計算中心頻率F0＝600Hz，通帶寬度為60Hz 的 BPF 電路中的各
電阻值（已知C＝56nF）。
4.擬定出LPF 和HPF 獲得通帶電壓放大倍數(shù)Aup，截至頻率F0 和幅頻特性的測量
方法，以及BPF 的中心頻率fp1、fp2 和幅頻特性的測量方法。
5.根據(jù)實驗內(nèi)容，擬定出記錄、測量、計算結(jié)果的表格。
三、 驗原理：
在眾多的濾波器中，由單運放和兩節(jié)RC 網(wǎng)絡(luò)組成的二階有源濾波器，因其所用元
件較少，電路結(jié)構(gòu)簡單，且集成運放引入電壓串聯(lián)負反饋，可起到良好的隔離作用，所
以 成為常用的濾波電路形式。本實驗就研究單運放二階壓控電壓源RC 低通、高通、
帶通濾波器。
1.二階壓控電壓源LPF（Low pass filter）：
（1）電路結(jié)構(gòu)：
二階壓控電壓源LPF 又叫賽倫一凱LPF 電路，其電路形式見圖7－1，它與簡單二
階RC LPF 電路的區(qū)別僅在于將電容C1 由接地改接到運放輸出端，即集成運放引入了
正反饋支路。其目的時為了改善截至頻率F0 附近的頻率特性。
為了便于分析圖中R1=R2=R,C1=C2=C。

圖 7-1 二階壓控電壓源LPF
（2）電壓放大倍數(shù)和頻幅特性，該電路的電壓放大倍數(shù)：

大倍數(shù)。

圖7-2 二階壓控電源LPF 的幅頻特性
2、二階壓控電壓源HPF(High pass filter)

圖 7-3 二階控壓電壓源HPF
圖7－3 是二階有源高通濾波器，與圖7－1 有源LPF 相比較，RC 互換了位置，所
濾波器電路的結(jié)構(gòu)是對偶的，電路形式改變后，若RC 不變，則它們的截至頻率fp是

也應(yīng)小于3，否則將產(chǎn)生自激。其頻幅特性曲線見圖7－4。

3、帶通濾波器（BPF）
（1）電路構(gòu)成
由如上分析不難發(fā)現(xiàn)，只要低通與高通濾波器相串聯(lián)，并保證LPF 的截至頻率高
于HPF 的截至頻率，便可構(gòu)成BPF。圖7－5 是典型的BPF 電路。由圖可以看出BPF
電路是由單運放與兩節(jié)RC 網(wǎng)絡(luò)組成，其中一節(jié)RC 為低通接法，另一節(jié)為高通接法，
并在兩節(jié)RC 網(wǎng)絡(luò)的M 點與運放輸出端間跨接了3 所以該電路又稱壓控電壓源BPF。

圖7-5 二階壓控電壓源BPF
（2）電壓放大倍數(shù)與頻率特性：

4、在＝100mv i 時，測量頻幅特性曲線。 U
5、將LPF 改接為HPF，測量HPF 的頻幅特性，并與LPF 的頻幅特性相比較。
6、按設(shè)計的BPF 連接實驗電路。
7、在輸出波形基本不失真條件下選擇輸入信號的大小，測量BPF 的中心頻率及
、，計算和通帶寬度。
0 f
p1 f p2 f up A
8、用逐點法測量BPF 的頻幅特性曲線。
六。、實驗儀器
模擬電路實驗學(xué)習(xí)機 一臺
晶體管毫伏表 一臺
示波器 一臺
脈沖/函數(shù)發(fā)生器 一臺
七、實驗報告要求：
1、畫出實驗電路，注明通過計算最后確定的元件值。
2、整理測量數(shù)據(jù)，給出各實驗內(nèi)容的實驗結(jié)果，畫出頻幅響應(yīng)曲線。
3、比較LPF 和HPF，測量出通帶電壓放大倍數(shù)，通帶截至頻率與理論值間
的誤差，分析產(chǎn)生誤差的主要原因。
up A 0 f
4、比較BPF 測量出的中心頻率、、與理論值間的誤差，分析產(chǎn)生誤差的主要原因。