有源濾波器設(shè)計實驗

有源濾波器設(shè)計任務(wù)書

一、設(shè)計目的

1.???????? 熟悉二階有源濾波電路幅頻特性和相頻特性。???????????

2.???????? 掌握二階有源濾波電路的快速設(shè)計方法。

3.??? 掌握二階有源濾波電路的調(diào)試及其幅頻特性和相頻特性的測試方法。

二、使用儀器與器材

信號發(fā)生器；雙線示波器；萬用表；直流穩(wěn)壓源；實驗電路板；元器件若干。

三、設(shè)計任務(wù)
?

圖中所示為無限增益多路反饋電路的一般形式,請選擇適當類型無源元件Y1～Y5,以構(gòu)成低通濾波器和高通濾波器

1.???????? 請設(shè)計一個二階1dB無限增益多路反饋切比雪夫低通濾波器，通帶增益 Kp=2，截止頻率fc=5kHz，畫出電路圖。

2.???????? 請設(shè)計一個二階1dB無限增益多路反饋切比雪夫高通濾波器，通帶增益 Kp=2 截止頻率fc=2kHz，畫出電路圖。

● 以上工作請在實驗課前完成。寫在實驗報告中。

四、設(shè)計步驟

1.???????? 按設(shè)計所確定的電路參數(shù)，在實驗接插板上放入器件，連接低通濾波器（注意連接可靠，正確）

2． 將信號發(fā)生器的輸出信號電壓幅值調(diào)到1V，接入低通濾波器的輸入端，并調(diào)整信號源的頻率，在低通濾波器輸出端測量所對應(yīng)的幅值。（可用示波器或交流毫伏表測試，并計錄輸入頻率值和所對應(yīng)的輸出幅值，測量 10～12 點。）

3． 用示波器李沙育圖形測試低通濾波器的相頻特性，測量 10～12 點。

4． 進行高通濾波器的電路連接及幅頻特性和相頻特性測試。測試方法同上。

五、設(shè)計報告要求與思考題

1.?????? 復習并掌握濾波器的工作原理，設(shè)計方法及應(yīng)注意問題。

2.?????? 畫出所設(shè)計的低通濾波器、高通濾波器的電路圖。并注明元件參數(shù)。

3.?????? 畫出幅頻特性與相頻特性測試原理圖，說明測試方法與步驟。

4.?????? 以表格形式分別給出低通濾波器與高通濾波器的幅頻特性與相頻特性測試數(shù)據(jù)，并畫出其特性曲線 。

5.?????? 如果將低通濾波器與高通濾波器相串聯(lián)，得到什么類型的濾波器，其通帶與通帶增益各為多少？畫出其特性曲線。也可在實驗中予以觀測和證實 。

6.?????? 為構(gòu)成所得類型的濾波器，對低通濾波器與高通濾波器的特性有無特?
?
?
?
定要求。二者哪個在前有無關(guān)系？

附錄：

1．幾種濾波器原理圖、幅頻特性

2．設(shè)計思路

此次課題要求掌握最基本的二階濾波器快速的設(shè)計方法。

要設(shè)計RC濾波器，一般采用查表歸一快速的設(shè)計方法。使用這種方法，必須滿足濾波器條件。

l???????? 首先給定要求的截止頻率fc；

l???????? 增益Kp；

l???????? 選取濾波器的類型（切比雪夫型、巴特沃斯型），（低通、高通、帶通、帶阻）；

l???????? 選?。ㄒ浑A、二階、三階、四階、或高階）濾波器，請參考一些相關(guān)資料?！稖y控電路》、《精密儀器電路》……然后按下述步驟設(shè)計：

（1） 先選擇電容C1的標稱值，電容C的初始值靠經(jīng)驗決定，通常以下面的數(shù)據(jù)作

參考：

f c ≤ 100Hz????????????????? C = (10-0.1) μF

　???????????????? ?c = (100-1000)Hz???????????????????? C = (0.1-0.01) μF

?c? = (1-10k)Hz?????????????? C = (0.01-0.001) μF

?c? = (10-1000k)Hz??????? C = (1000-100)pF

?c? ≥ 100kHz???????????????? C = (100-10)pF

（2）?????? 所選擇的電容C1的實際值，再按照下式計算電阻換標系數(shù)K

　
其中?c的單位為Hz；C1的單位為μF。

（3）?????? 表2-1中查出C1和K＝1時的電阻值。

（4）?????? 再將這些電阻值靠標稱的實際電阻值。

3．設(shè)計實例

設(shè)計一個二階無限增益多路反饋1dB切比雪夫型低通濾波器，增益Kp = 2，截頻（指紋波之間的終止頻率）?c = 5KHz。設(shè)計步驟如下：

按上述快速設(shè)計方法得到標稱的電容取C ＝0.01μF，對應(yīng)的參數(shù)K＝2，也可以由式
l???????? 從下表中查出Kp＝2時，電容C1＝C＝0.01μF，K＝1時的電阻值。

R1=2.602 KΩ，

R2=5.204 KΩ，

R3=8.839 KΩ。

l???????? 將上述電阻值乘以參數(shù)K=2，得：

R1=5.204 KΩ，????????????????????? 取標稱值5.1K+104Ω

R2=10.408KΩ，???????????????????? 取標稱值10K+408Ω

R3=17.698 KΩ。??????????????????? 取標稱值15K+2.7KΩ或≈18K