内容发布更新时间 : 2024/11/19 21:37:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
实验六、无源和有源低通、高通、带通、带阻滤波器
一、 实验目的
1、 了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性 2、 分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性
二、 实验原理
1、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。
2、，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、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ωc称为截止频率或称转折频率。图6-1中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。
（a）低通滤波 （b）高通滤波
（c）带通滤波 （d）带阻滤波
图6-1 各种滤波器的幅频特性
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四种滤波器的实验线路如图6-2所示：
(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
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(g)无源带阻滤波器 (h)有源带阻滤波器
图6-2 几种滤波器的实验线路图
3、如图6－3所示，滤波器的频率特性H（jω），用下式来定义：
U(jw)H(j?)?2?A(jw)??(jw)U1(jw) （6－1） 式中A（jω）为滤波器的幅频特性，θ(jω)为滤波器的相频特性。根据不同的滤波器，可以求出各自滤波器的H（jω），详细的推导过程及原理，请参照《电路原理》的相关内容。它们也都可以通过实验的方法来测量。 + .+
(jw)滤波器 jw)输出端 U2(- 输入端 U - 1 .
图6-3 滤波器
三、 仪器设备
1、实验主板； 2、RC滤波器模块。
四、实验内容及步骤
1、滤波器的输入端接正弦信号发生器，滤波器的输出端接输出通道； 2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。
（1）测试RC无源低通滤波器的幅频特性。用图6-2（a）所示的电路，测试RC无源低
通滤波器的特性。
实验时，必须在保持正弦波信号输入电压S（U1）幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用DRVI测量RC滤波器输出端电压Out的幅值，并把所测的数据记录表一。注意每当改变信
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号源频率时，都必须观测一下输入信号幅值使之保持不变。实验时分别观测输入和输出的波形（注意：在整个实验过程中应保持输入信号幅值恒定不变）。 表一： F(Hz) U1(V) U2(V) ω0= f0=ω0/20.374(1/RC) π (rad/s) (Hz) （2）测试RC有源低通滤波器的幅频特性 实验电路如图6-2（b）所示。
取R＝1K、C＝0.01uF、放大系数K＝1。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) U1(V) U2(V) ω0= f0=ω0/20.644(1/RC) π (rad/s) (Hz) 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，类似于LPF。
五、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、 比较分析各类无源和有源滤器的滤波特性。 3、 分析在方波信号激励下，滤波器的响应情况。
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