试验九有源滤波器-Mipaper.PDFVIP

实验九 有源滤波器 一、实验目的 1、本实验是验证性实验。通过本实验熟悉用运放、电阻和电容组成有源低 通滤波、 高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、 学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通 （b）高通 (c) 带通 （d）带阻 图 9－1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由 RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为 RC 有源滤波器，其功能是让一定 频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处 理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要 用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带 通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图 9－1 所示。 具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理 想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器 的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但 RC 网络的节数越多，元件参数计算越 繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶 RC 有滤波器级联 实现。 1、 低通滤波器（LPF） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图 9－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级 RC 滤波环 节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容 C 接至输出端，引入适量的正反馈， 以改善幅频特性。 图 9－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性 图 9－2 二阶低通滤波器 电路性能参数 R AuP 1+ f 二阶低通滤波器的通带增益 R 1 1 fO 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 2πRC 1 Q 品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特 3−A uP 性的形状。 2、高通滤波器（HPF） 与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 只要将图 9－2 低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二 阶有源高通滤波器，如图 9－3(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其 频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照 LPH 分析方法，不难求得 HPF 的幅 频特性。 (a) 电路图 (b) 幅频特性 图 9－3 二阶高通滤波器 电路性能参数 A f Q 各量的函义同二阶低通滤波器。 uP、 O、 图 9－3（b）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，可见，它与二阶低通滤波 器的幅频特性曲线有“镜像”关系。 3、 带通滤波器（BPF） （a）电路图