模拟滤波器的特性测定.docVIP

实验六、滤波器的频响特性测定 光信二班 实验目的 了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性 对比研究无源和有源滤波器的滤波特性 学会列写无源和有源滤波器网络函数的方法 实验原理 （1）滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个双口网络，它允许某些基本频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其他频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以是由RLC原件或RC原件构成的无源滤波器，也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。 （2）根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分 成低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率称为截止频率或称转折频率。图2-6-1中的Aup为通带的电压放大倍数，为截止频率，为中心频率，和分别为低端和高端截止频率。 其中，低通滤波器的通频带为BW=（0~）=2∏（0~）。 高通滤波器的通频带为：BW=（~∞）=2∏（~∞）。 高通滤波器的通频带为: BW= - =2∏（-）。 带通滤波器的通频带为：BW=2∏（0~）∪2∏（~∞）。 图2-6-1 各种滤波器的理想幅频特性 （3）滤波器的频响特性定义如图2-6-2所示。 滤波器的频响特性H（jw），又称为传递函数或系统函数，它全面反映了滤波器的幅频和相频特性； 式中，为滤波器的幅频特性（又称为转移电压比；为滤波器的相频特性。可以通过实验方法来测量滤波器的上述幅频特性。（4）本实验中四种滤波器的实验线路如图2-6-3所示。 图2-6-3 各种滤波器的实验线路图 图2-6-3 各种滤波器的实验线路图（续） （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）有缘高通滤波器； (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）有源带阻滤波器 使用仪器、材料 20MHz双踪示波器一台 信号与系统实验箱一套 函数信号发生器一台（外置） 实验步骤 扫频源法 用扫频源法测量无源低通滤波器的幅频特性。 （1）分别打开单片机低频信号发生器实验模块的电源开关S8和扫频源实验模块的电源开关S7，并选择单片机低频信号发生器输出波形为锯齿波。选择扫频段4（即按下扫频段4的开关），用示波器的一个测量通道测量扫频源的输出波形，检查扫频源是否正常工作。 （2）若扫频源正常工作，则把扫频源的输出信号接至无源低通滤波器的输出口。（注：最左边一排“输入”从上到下分别是无源低通、高通、带通、带阻的输入口，TP901、TP902、TP903、TP904分别是无源低通、高通、带通、带阻的输出端；靠右边一排“输入”则是有源低通、高通、带通、带阻的输入端；而最右边一排测试环TP905、TP906、TP907、TP908则分别是有源滤波器的输出端）。 （3）利用示波器的X-Y测量功能，观测滤波器的李沙育图形。把单片机低频信发生器的输出信号（扫频电压）即TP801接示波器的X轴（即示波器的ＣＨＩ通道），把无源低通滤波器的输出信号接至示波器的Ｙ轴（即示波器的ＣＨ２通道），通过李沙育图形（即示波器的Ｘ－Ｙ测量功能）可观测到滤波器的幅频特性。连续按“扫速降”键，直到幅频特性图清晰为止。（注：因扫频信号左边频率高，右边频率低，所以其幅频特性图中对应的也是频率左高右低，即与我们平时所见的幅频特性图相反。如低通滤波器的通频带在Ｘ轴的右边，而高通滤波器的通频带则在Ｘ轴的左边。） （４）同样按此方法测量无源高通、无源带通、无源带阻滤波器及另外４个有源滤波器的幅频特性。 　注意：高通滤波器选择扫频段７，带通滤波器选择扫频段２或段３，带阻滤波器选择扫频段３，另因带通滤波器的通带较宽，所以可用连续的两个扫频段联合来观察，一用于观察滤波器的高频部分特性，另一个用于观察低频部分特性，如用扫频段２和段６联合观察无源带通。各扫频段的频率范围可参考实验三《扫频源》。） （５）记录各个滤波器用扫频法得到的李沙育图形，绘制滤波器的幅频特性曲线。 描点法（点频法） 　例１　测试ＲＣ无源低通滤波器的幅频特性。 实验线路如图２－６－４所示。 （１）将外置函数信号发生器的输出信号选为某一较低频率的正弦波，将该正弦波接至低通滤波器的输入端。（注：在用点频法测滤波器的幅频特性时，滤波器的输入信号幅度必须始终保持不变，如输入的正弦波幅度或有效值选为１Ｖ。） 　　（２）用双踪示波器测试滤波器的输入口和输出口的信号，记录此时的Ｕ１和Ｕ２并填入表２－６－１中