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1、实验十五,有源滤波器的性能测试,1.实验目的 2.实验原理 3.实验仪器 4.实验内容 5.思考题 6.实验后整理图 7.答案,上海科学技术职业学院,1.了解集成运放在有源滤波器中的应用。2.熟悉有源滤波器的设计过程。3.通过对有源滤波器的制作与调试，熟悉有源滤波器幅频特性的测试方法。,实验目的,上海科学技术职业学院,返回,滤波器是一种能使有用频率信号通过（称为通带）而对无用频率范围的信号实现有效地抑制（称为阻带）的电路。它的种类很多，人们常以能够通过或被抑制信号的频率范围来对滤波器命名，如：低通、高通、带通、带阻等。由集成运祘放大器和简单的RC网络可构成各种性能的滤波器，这即是有源滤波器，由
2、于有源滤波器不用电感，体积小、重量轻、通带频率和品质因数容易控制等优点而得到广泛地应用，同时还具有易级联、有增益，使之与具体的电路连接相当方便。实际应用中为使处于滤波器阻带范围内的信号有较快的衰减，常采用高阶滤波器，最典型的即是二阶滤波器，这种滤波器在通带外有40dB/十倍频程的衰减速度。如再要获得更快的衰减，则可多个滤波器级联，组成更高阶数的滤波器。,实验原理,上海科学技术职业学院,返回,本次实验组建的为压控电压源型二阶滤波器，它由施加深度负反馈的运算放大器与RC网络组合而构成，线路简单。电路模型如图15-1所示。只要对图中Y1、Y2、Y3和Y4选取不同的导纳参数，即可获得低通、高通、带通、
3、带阻等不同形式的传递函数。当Y1=Y3=R，Y2=Y4=SC；电路就构成了二阶有源低通滤波器，当Y1=Y3=SC，Y2=Y4=R；电路就构成了二阶有源高通滤波器。所构成滤波器转折频率：f c=1/（2RC）回路品质因数：Q=1/（3-Auf）式中：Auf=1+Rf/R1。从上面滤波器转折频率的计算式可知，R1和Rf并未对滤波器的频率特性产生影响，但却影响了回路品质因数 Q值，我们希望 Q值近似等于0.707，则此时滤波器的带内幅频特性最为平坦，故又称Q=0.707时的滤波器为带内最大平坦响应滤波器（也称巴特沃斯滤波器）。.,上海科学技术职业学院,返回,1YB1719双路直流稳压电源 2EE16
4、43函数信号发生器 3YB4325双踪示波器 4MF-50型万用表（自制）5电路实验板 6接线与元器件若干:(材料清单如下)一.电阻：5.1K2，10K2，51K，30K二.电容：2.2f2，0.01 f2三.集成块：LM741,实验仪器,1.有源低通滤波器的特性测试(调节输入端电压Uipp使输出电压Uopp=10V并保持不变)此时，(Uipp=6.3V（窗口显示值为5.9Vp-p）(1)理论计算图15-2所示电路的转折频率。(2)在电路实验板上组建如图15-2所示的电路。(3)将EE1643信号发生器的信号输出幅度调整为1VPP（窗口显示值），并将输出信号连接到滤波器的输入端，用YB4325
5、双踪示波器的两个探头分别监视滤波器的输入输出端。,实验内容,上海科学技术职业学院,返回,(4)对接好的电路检查，无误后可打开电源。(5)调整示波器，测量此滤波器输入输出信号的幅度，计算出此滤波器的电压增益。(6)调节EE1643信号发生器的输出频率，对此滤波器的幅频特性进行测试。测试数据请列表记录，并根据数据定量描绘出此滤波器的波特图，（注：在转折频率附近测量的点数应足够，通带内和通带外测量的点数则可少。但测量的总点数不得少于8-10点。,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,低通：Uipp=5.7V（使输出电压为10V时的输入电压）fi=1KHz,fH:电压为7V时的频率,
6、2.有源高通滤波器的特性测试(1)理论计算图15-3所示电路的转折频率。(2)在电路实验板上组建如图15-3所示的电路。(3)重复有源低通滤波器的特性测试中（3）（4）（5）（6）的测量内容。将图15-3电路的输入端接到图15-2电路的输出端，将构成带通滤波器，请参照前面的测量方法，测量此合并后的滤波器的总频率特性，并画出波特图。,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,高通：Uipp=5.8V fi=20KHz,fL:电压为7V时的频率,3.将图15-3电路的输入端接到图15-2电路的输出端，将构成带通滤波器，请参照前面的测量方法，测量此合并后的滤波器的总频率特性，并画出波特
7、图。,上海科学技术职业学院,返回,思考题,上海科学技术职业学院,返回,1.如果将上述滤波器的R1和Rf 同时加大一倍，滤波器的频率特性将会发生怎样的变化？2.本次实验中，如果将图15-3电路和图15-2电路并联（即二输入端接在一起，二输出端接在一起），将获得怎样的结果？具有怎样的频率特性？,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,低通：Uipp=5.7V（使输出电压为10V时的输入电压）fi=1KHz,fH:电压为7V时的频率,上海科学技术职业学院,返回,高通：Uipp=5.8V fi=20KHz,fL:电压为7V时的频率,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回
8、,注：图中运放LM741的7#为电源+，4#为电源，3#为输入+，2#为输入，6#为输出端。,上海科学技术职业学院,返回,fH,0,10,7.07,Uopp（v）,lgf,实测：fH=7.398K,上海科学技术职业学院,返回,LM741,1,2,3,4,8,7,6,5,上海科学技术职业学院,返回,fH,0,10,7.07,Uopp（v）,lgf,实测：fL=2.9K,上海科学技术职业学院,返回,51K,30K,10K,10K,2200pF,2200pF,上海科学技术职业学院,返回,51K,30K,输入端正极,输入端负极,10K,10K,2200pF,2200pF,上海科学技术职业学院,返回,红
9、,黑,黄,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,0.01F,0.01F,5.1K,5.1K,51K,30K,输入端正极,输入端负极,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,上海科学技术职业学院,返回,
