信号与系统综合实验报告-带通滤波器的设计..doc

《综合设计性实验》预习报告 实验项目：选频网络的设计及应用研究 一 引言： 选频网络在信号分解、振荡电路及其收音机等方面有诸多应用。比如，利用选频网络可以挑选出一个周期信号中的基波和高次谐波。选频网络的类型和结构有很多，本实验将通过设计有源带通滤波器实现选频。 二 实验目的： （1）熟悉选频网络特性、结构及其应用，掌握选频网络的特点及其设计方法。 （2）学会使用交流毫伏表和示波器测定选频网络的幅频特性和相频特性。 （3）学会使用Multisim进行电路仿真。 三 实验原理： 带通滤波器： 这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减和抑制。 典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成，如图1所示。 电路性能参数可由下面各式求出。 通带增益： 其中B为通频带宽。 中心频率： 通带宽度： 品质因数： 此电路的优点是，改变和的比值，就可以改变通带宽度B而不会影响中心频率。 四 实验内容： 设计一个中心频率，品质因数的带通滤波器。 五 重点问题： （1）确定带通滤波器的中心频率、上限频率及下限频率。 （2）验证滤波器是否能筛选出方波的三次谐波。 六 参考文献： [1]熊伟等.Multisim 7 电路设计及仿真应用.北京：清华大学出版社，2005. [2]吴正光，郑颜.电子技术实验仿真与实践.北京：科学出版社，2008. [4]童诗白等.模拟电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社，2001. [3]承江红，谢陈跃.信号与系统仿真及实验指导.北京：北京理工大学出版社，2009. 《综合设计性实验》实验报告 实验项目：选频网络的设计及应用研究 摘要： 带通滤波器理论计算：中心频率，下限频率，上限频率。 带通滤波器Multisim仿真：中心频率，下限频率，上限频率。 带通滤波器实际电路实验：中心频率，下限频率，上限频率。 设计的带通滤波器可以筛选出频率为2000Hz的方波的三次谐波。 一 引言： 选频网络在信号分解、振荡电路及其收音机等方面有诸多应用。比如，利用选频网络可以挑选出一个周期信号中的基波和高次谐波。选频网络的类型和结构有很多，本实验将通过设计有源带通滤波器实现选频。 二 实验要求： 设计一个带通滤波器，要求中心频率，品质因数，要求带通滤波器能筛选出频率为2000Hz的方波的三次谐波。 三 实验仪器: 名称 数量 名称 数量 10KΩ电阻 3 0.1μF电容 2 75KΩ电阻 2 万用表 1 10KΩ电位器 2 双踪示波器 1 OP07CP运放 1 信号发生器 1 万用板 1 稳压电源 1 排针 若干 导线 若干 电烙铁 1 Multisim软件 1 焊锡 一卷 螺丝刀 1 四 实验内容及步骤： （1）理论设计 1.用图1所示电路设计带通滤波器。 2.参数计算 (取品质因数Q=10，中心频率，通带增益，，， (通带增益 (上限频率 下限频率 (由， 得 (由 和 联立 解得， （2）Multisim电路仿真 按图1所示电路及步骤（1）计算所得参数搭建仿真电路，如图2所示。 1.测试中心频率，下限频率，上限频率 开启仿真开关，调节信号发生器输出（有效值）的正弦波，调节频率，使输出最大，此时频率为中心频率；继续调节频率使输出为0.707，此时的频率分别为下限频率，上限频率，数据记入表1-1，波形记入表1-2。 2.测试带通滤波器的频响特性 打开虚拟波特测试仪，观察带通滤波器的幅频特性和相频特性，数据记入表2。 3.用带通滤波器筛选出频率为2000Hz的方波的三次谐波 调节信号发生器，输出频率为2000Hz的方波，调节频率为，用示波器观察输出波形，数据记入表3。 （3）真实电路实验 按图1所示电路及步骤（1）计算所得参数在万用板上焊接电路，其中，这两个电阻用两个10KΩ的电位器代替便于调试由两个阻值为75KΩ的电阻并联而成，由两个阻值为的电阻串联而成。 1.测试中心频率，下限频率，上限频率 接通电源，调节信号发生器输出（有效值）的正弦波，调节频率，使输出最大，此时频率为中心频率；继续调节频率使输出为0.707，此时的频率分别为下限频率，上限频率，数据记入表1-1，波形记入表1-2。 2.用带通滤波器筛选出频率为2000Hz的方波的三次谐波 调节信号发生器，输出频率为2000Hz的方波，调节频率为，用示波器观察输出波形，数据记入表3。 五 实验数据处理及结果表示： 表1-1 测试，，