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1、实验二 无源和有源滤波器一、实验目的1. 了解滤波器的原理。2. 了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。3. 分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。4. 掌握扫频电源的使用方法(TKSS-C型)。二、仪器设备1信号与系统实验箱TKSS-C型。2. 双踪示波器。三、原理说明 滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频带范围)的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC元件 或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器(LPF)、
2、 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3 c称为截止频率或称转折频率。图2.1中的IH(j3)I为通带的电压放大倍数，30为中 心频率，3CL和3CH分别为低端和高端截止频率。(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)有源带通滤波器图2.2.3(g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器图2.2.4图 2.2 各种滤波器的实验线路图3图2.3所示，滤波器的频率特性H (je)(又称为传递函数)，
3、它用下式表示H (jS) = U2 = A )Z0 ),21、u(2-1)式中A (e)为滤波器的幅频特性，e(e)为滤波器的相频特性。它们都可以通过实验的方法来测量。U.四、预习要求1. 为使实验能顺利进行，做到心中有数，课前对教材的相关内容和实验原理、目的与要 求、步骤和方法要作充分的预习（并预期实验的结果）。2. 推导各类无源和有源滤波器的频率特性，并据此分别画出滤波器的幅频特性曲线。3. 在方波激励下，预测各类滤波器的响应情况。五、实验内容及步骤1. 滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字 毫伏表。2. 测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。（1）测试
4、RC无源低通滤波器的幅频特性。实验电路如图2.2.1 （a）所示。实验时，必须在保持正弦波信号输入电压（UJ幅值不变的情况下，逐渐改变其频率， 用实验箱提供的数字式真有效值交流电压表（10HzvfV1MHz）,测量RC滤波器输出端电压 U2 的幅值，并把所测的数据记录表一。注意每当改变信号源频率时，都必须观测一下输入 信号U使之保持不变。实验时应接入双踪示波器，分别观测输入U和输出U的波形（注1 1 2意：在整个实验过程中应保持口 恒定不变）。表F(Hz)s =1/RC0(rad/s)f = s /2 n0 0 (Hz)U1 (V)U(V)（2）测试 RC 有源低通滤器的幅频特性 实验电路如图
5、2.2.1 （b）所示。取R=1K、C=O.O1uF、放大系数K=1O测试方法用（1）中相同的方法进行实验操作,并将实验数据记入表二中。表二：F(Hz)s =1/RC0(rad/s)f = s /2 n0 0 (Hz)U1 (V)U(V)3分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。4研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应（选做，实验步骤自拟）。六、思考题1. 试比较有源滤波器和无源滤波器各自的优缺点。2各类滤波器参数的改变，对滤波器特性有何影响。七、注意事项1.在实验测量过程中，必须始终保持正弦波信号源的输出（即滤波器的输入）电压 U1 幅值不变，且输入信号幅度不宜过小也不宜过大（一般2V-3V之间）12在进行有源滤波器实验时，输出端不可短路，以免损坏运算放大器。3. 用扫频电源作为激励时，可很快得出实验结果，但必须熟读扫频电源的操作和使用说 明。八、实验报告1.根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。对于同类型的无源和有源滤 波器幅频特性，要求绘制在同一坐标纸上，以便比较。计算出各自特征频率、截止频率和通 频带。2. 比较分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。3. 分析在方波信号激励下，滤波器的响应情况（选做）。4. 写出本实验的心得体会及意见。
无源和有源滤波器实验报告
