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1、1.1.实验目的实验目的 2.2.实验原理实验原理 3.3.实验仪器实验仪器 4.4.实验内容实验内容 5.5.思索题思索题 6.6.实验后整理图实验后整理图 7.7.答案答案 上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院1.1.了解集成运放在有源滤波器中的应了解集成运放在有源滤波器中的应用。用。2.2.熟习有源滤波器的设计过程。熟习有源滤波器的设计过程。3.3.经过对有源滤波器的制造与调试，经过对有源滤波器的制造与调试，熟习有源滤波器幅频特性的测试方熟习有源滤波器幅频特性的测试方法。法。实验目的实验目的上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往 滤波器是一种能使有用频率信号经过称为通带而滤波器
2、是一种能使有用频率信号经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，人们常以可以经过或被抑制信号的频路。它的种类很多，人们常以可以经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等。由集成运祘放大器和简单的RCRC网络可构成各种性能的网络可构成各种性能的滤波器，这即是有源滤波器，由于有源滤波器不用电感，滤波器，这即是有源滤波器，由于有源滤波器不用电感，体积小、分量轻、通带频率和质量因数容易控制等优点而体积小、分量轻、通带频
3、率和质量因数容易控制等优点而得到广泛地运用，同时还具有易级联、有增益，使之与具得到广泛地运用，同时还具有易级联、有增益，使之与具体的电路衔接相当方便。实践运用中为使处于滤波器阻带体的电路衔接相当方便。实践运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的即是二阶滤波器，这种滤波器在通带外有40dB/40dB/十倍频十倍频程的衰减速度。如再要获得更快的衰减，那么可多个滤波程的衰减速度。如再要获得更快的衰减，那么可多个滤波器器级联，组成更高阶数的滤波器。级联，组成更高阶数的滤波器。实验
4、原理实验原理上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往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，它由施加深度负反响的运算放大器与反响的运算放大器与RC网络组合而构成，线路简单。电网络组合而构成，线路简单。电路模型如图路模型如图15-1所示。只需所示。只需对图中对图中Y1、Y2、Y3和和Y4选取不同的导纳参数，即可获得低通、选取不同的导纳参数，即可获得低通、高通、带通、带阻等不同方式的传送函数。当高通、带通、带阻等不同方式的传送函数。当Y1=Y3=R，Y2=Y4=SC；电路就构成了二阶有源低通滤波器，当；电路就构成了二阶有源低通滤波器，当Y1
5、=Y3=SC，Y2=Y4=R；电路就构成了二阶有源高通滤；电路就构成了二阶有源高通滤波器。所构成滤波器波器。所构成滤波器转机频率：转机频率：f c=1/2RC回路质量因数：回路质量因数：Q=1/3-Auf式中：式中：Auf=1+Rf/R1。从上面滤波器转机频率的计算式可知，从上面滤波器转机频率的计算式可知，R1和和Rf并未对滤波并未对滤波器的频率特性产生影响，但却影响了回路质量因数器的频率特性产生影响，但却影响了回路质量因数 Q值，值，我们希望我们希望 Q值近似等于值近似等于0.707，那么此时滤波器的带内幅，那么此时滤波器的带内幅频特性最为平坦，故又称频特性最为平坦，故又称Q=0.707时的
6、滤波器为带内最大时的滤波器为带内最大平坦呼应滤波器也称巴特沃斯滤波器。平坦呼应滤波器也称巴特沃斯滤波器。.上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往1 1YB1719YB1719双路直流稳压电源双路直流稳压电源 2 2EE1643EE1643函数信号发生器函数信号发生器 3 3YB4325YB4325双踪示波器双踪示波器 4 4MF-50MF-50型万用表自制型万用表自制 5 5电路实验板电路实验板 6 6接线与元器件假设干接线与元器件假设干:(:(资料清单如下资料清单如下)一一.电阻：电阻：5.1K5.1K2 2，10K10K2 2，51K51K，30K30K二二.电容：电容：2.2f2.
7、2f2 2，0.01 f0.01 f2 2三三.集成块：集成块：LM741LM741实验仪器实验仪器1.有源低通滤波器的特性测试有源低通滤波器的特性测试(调理输入端电压调理输入端电压Uipp使输出电压使输出电压Uopp=10V并坚持不并坚持不变变)此时，此时，(Uipp=6.3V窗口显示值为窗口显示值为5.9Vp-p(1)实际计算图实际计算图15-2所示电路的转机频率。所示电路的转机频率。(2)在电路实验板上组建如图在电路实验板上组建如图15-2所示的电路。所示的电路。(3)将将EE1643信号发生器的信号输出幅度调整为信号发生器的信号输出幅度调整为1VPP窗口显示值，并将输出信号衔接到滤波器
8、的输入窗口显示值，并将输出信号衔接到滤波器的输入端，用端，用YB4325双踪示波器的两个探头分别监视滤波器双踪示波器的两个探头分别监视滤波器的输入输出端。的输入输出端。实验内容实验内容上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往(4)对接好的电路检查，无误后可翻开电源。对接好的电路检查，无误后可翻开电源。(5)调整示波器，丈量此滤波器输入输出信号调整示波器，丈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。的幅度，计算出此滤波器的电压增益。(6)调理调理EE1643信号发生器的输出频率，对信号发生器的输出频率，对此滤波器的幅频特性进展测试。测试数据此滤波器的幅频特性进展测试。测试数据请
9、列表记录，并根据数据定量描画出此滤请列表记录，并根据数据定量描画出此滤波器的波特图，注：在转机频率附近丈波器的波特图，注：在转机频率附近丈量的点数应足够，通带内和通带外丈量的量的点数应足够，通带内和通带外丈量的点数那么可少。但丈量的总点数不得少于点数那么可少。但丈量的总点数不得少于8-10点。点。上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往频率频率1K3K3.5K4K5K6K7K电压电压10V7V低通：低通：Uipp=5.7V使输出电压使输出电压为为10V时的输入电压时的输入电压 fi=1KHzfH:电压为电压为7V时的频率时的频率频率频率8K8.5
10、K9K10K20K50K70K电压电压2.有源高通滤波器的特性测试(1)实际计算图15-3所示电路的转机频率。(2)在电路实验板上组建如图15-3所示的电路。(3)反复有源低通滤波器的特性测试中3456的丈量内容。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，请参照前面的丈量方法，丈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上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往频率频率20K15K10K9K8K7K6K电压电压10V高通：高通：Uipp=5.8V fi=20KHzfL:电压为电压为7V时的频率时的频率频率频率5K4.
11、5K4K3.5K2.5K2K1.5K电压电压7V3.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，请参照前面的丈量方法，丈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上海科学技术职业学院前往思索题思索题上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往1.假设将上述滤波器的假设将上述滤波器的R1和和Rf 同时加大一倍，同时加大一倍，滤波器的频率特性将会发生怎样的变化？滤波器的频率特性将会发生怎样的变化？2.本次实验中，假设将图本次实验中，假设将图15-3电路和图电路和图15-2电路并联即二输入端接在一同，二输出电路并联即二输入端接在一同，二输出端接在一同
12、，将获得怎样的结果？具有端接在一同，将获得怎样的结果？具有怎样的频率特性？怎样的频率特性？上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往频率频率1K3K3.5K4K5K6K7K7.078KHz电压电压10V9.84V9.68V9.36V8.88V8.08V7.20V7V低通：低通：Uipp=5.7V使输出电压使输出电压为为10V时的输入电压时的输入电压 fi=1KHzfH:电压为电压为7V时的频率时的频率频率频率8K8.5K9K10K20K50K70K电压电压6.24V5.84V5.44V4.64V1.36V0.232V124mV上海科学技术职业学院上
13、海科学技术职业学院前往频率频率20K15K10K9K8K7K6K电压电压10V9.84V9.84V9.84V9.84V9.84V9.60V高通：高通：Uipp=5.8V fi=20KHzfL:电压为电压为7V时的频率时的频率频率频率5K4.5K4K3.5K2.970KHz2.5K2K1.5K电压电压9.20V8.96V8.64V8.08V7V5.68V4.24V2.60V上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往注：图中运放注：图中运放LM741的的7#为电源为电源+，4#为电源，为电源，3#为输入为输入+，2#为输入，为输入，6#为输出端。为输出
14、端。上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往fH0107.07Uoppv lgfkRcfH23.71实测：实测：fH=7.398K上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往LM741 12348765上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往fH0107.07Uoppv lgfkRcfH112.31实测：实测：fL=2.9K上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往51K30K10K10K2200pF2200pF上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往51K30K输入端正极输入端正极输入端负极输入端负极10K10K2200pF2200pF上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前
15、往红红黑黑黄黄上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职
16、业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往0.01F0.01F5.1K5.1K51K30K输入端正极输入端正极输入端负极输入端负极上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往上海科学技术职业学院上海科学技术职业学院前往
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