实验三滤波器.docVIP

实验三 滤波器 一、实验目的 1．了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性； 2．对比并研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性； 二、原理说明 1．滤波器的作用是对输入信号的频率具有选择性。滤波器的种类很多，但总的来说，可分为两大类，即经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器可分为四种，即低通（LP）、高通（HP）、带通（BF）、带阻（BS）滤波器。图3-1分别给出了四种滤波器的理想幅频响应。 图3-1 四种滤波器的理想幅频特性 2．滤波器可认为是一个二端网络，可用图3-2的模型来描述。其幅频特性和相频特性可由下式反映： . . H (jω) =U2(ω)/U1(ω)=A(ω)∠θ(ω) H (jω)为网络函数,又称为传递函数。 三、预习练习 1．预习滤波器的有关内容和原理； 2．预习运算放大器的相关知识及用运算放大器构成滤波器的方法； 3．推导各类滤波器的网络函数。 四、实验步骤及内容 1 用实验导线按图3-3构造滤波器： (a) 无源低通滤波器 (b) 有源低通滤波器 (c) 无源高通滤波器 (d) 有源高通滤波器 (e) 无源带通滤波器 (f) 有源带通滤波器 （g）无源带阻滤波器 （h）有源带阻滤波 图3-3 各种滤波器的实验电路 五、实验步骤和注意事项 1.启动计算机，双击桌面“信号与系统”快捷方式，运行软件。 2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 测试各无源滤波器的幅频特性： 3.按实验电路图3-3（a）、(c)、(e)、(g)所示，连接被测量电路。电路的输入U1接 A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 4.在实验项目的下拉列表中选择实验一[一、滤波器]。 5.鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应 的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，在本实验中可以选择自动测量和手动测量两种方式。在手动方式下务必保证每次输出信号的幅值都保持不变. 6.观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据。 7.记录波形及数据,对于采用自动方式时，记录实验后的幅频图。 8.其他电路图同上。 数据表格如下 F（Hz） fc U1（V） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 U2（V） 测试各有源滤波器的幅频特性： 9.按实验电路图3-3（b）、（d）A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 10.在实验项目的下拉列表中选择实验一[一、滤波器]。 11.鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应 的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，在本实验中可以选择自动测量和手动测量两种方式。在手动方式下务必保证每次输出信号的幅值都保持不变. 12.观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据。 13.记录波形及数据,对于采用自动方式时，记录实验后的幅频图。 14.其他电路图同上。 数据表格如下 F（KHz） fc U1（V） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 U2（V） 按照以上方法，分别测量其它种类的滤波器的幅频特性。 15．由于实验所用的电阻和电容都有误差，特别是电容的误差较大，请在实验前先用表测量以下实验中所要用到的电容值，并记录之。 六、实验报告要求 1．根据实验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。比较并计算出特征频率、截止频率和通频带。 2． 分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。 (a) 低通滤波器 阻带 通带 Au 0 fc f 阻带 通带 （b）高通滤波器 Au 通带 阻带 阻带 (c) 带通滤波器 Au 通带 通带 阻带 (d) 带阻滤波器 Au 0 fcl f0 fch f 0 fcl f0 fch f 滤波器 U1 U2 图3