BX121028俞佳星实验五Filter实验
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有源无源滤波器实验报告
源:
滤波器是用来处理频率信号的电子设备,包括电子设备中有源滤波器(Active
Filter)和无源滤波器(Passive Filter)。
现在,本实验组将进行关于有源滤波器和无
源滤波器性能对比的实验后评估。
实验问题:
本实验将比较有源滤波器和无源滤波器的性能,考察它们在不同频率下的工作特性及
其各自的优缺点。
实验步骤:
实验步骤如下:
(1)设置实验仪器:首先,将有源滤波器和无源滤波器的信号电路连接到仪器的通
道A和B。
将两个通道的增益调节至0dB,以加强测量结果的准确性。
(2)有源滤波器实验:调节已经设置好的有源滤波器,以实现不同的截止频率。
将
信号源接到输入端,同时用示波器观察输入和输出信号,以观察滤波器特性。
(4)实验结果及分析:以两种滤波器不同的截止频率为参数,绘制其频率特性曲线,比较其各自的优势及特性,并对实验结果进行总结。
实验结果:
实验结果,有源滤波器在相同截止频率下比无源滤波器的工作效果要好,并且具有较
高的增益,低的失真,高的抑制比和快速的反应速度。
无源滤波器的灵敏度有限,受限于
增益,失真的和抑制比的变化范围也更小,反应速度也慢很多。
实验5 IIR 数字滤波器的设计一、实验目的(1)加深对脉冲响应不变法、双线性变换法的了解;(2)掌握MATLAB 进行滤波器设计的子函数。
二、实验内容1. 利用脉冲响应不变法,用巴特沃斯滤波器原型设计一个低通滤波器,满足:采样频率为10KHz ,通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率和阻带最小衰减分别为dB 15,π3.0,dB 1,π2.0====s s p p A R ωω代码:wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;rp=1;as=15;fs=10000;omgp=wp*fs;omgs=ws*fs;[n,omgc]=buttord(omgp,omgs,rp,as,'s');[z,p,k]=buttap(n);[bap,aap]=zp2tf(z,p,k);[ba,aa]=lp2lp(bap,aap,omgc);[bd,ad]=impinvar(ba,aa,fs);[H,wn] = freqz(bd,ad);plot(wn/pi,20*log10(abs(H)))grid on结果:-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-12. 利用双线性变换法设计巴特沃斯高通数字滤波器,满足:通带截止频率为400Hz ,阻带截止频率为200Hz ,通带衰减小于3dB ,阻带衰减大于15dB ,采样频率为1000Hz 。
(选作)代码:wp=0.8*pi;ws=0.4*pi;rp=3;as=15;fs=1000;omgp=wp*fs;omgs=ws*fs;[n,omgc]=buttord(omgp,omgs,rp,as,'s');[z,p,k]=buttap(n);[bap,aap]=zp2tf(z,p,k);[ba,aa]=lp2hp(bap,aap,omgc);[numd,dend]=bilinear(ba,aa,fs);[H,wn] = freqz(numd,dend);plot(wn/pi,20*log10(abs(H)))grid onxlabel('频率(Hz)')ylabel('幅度')title('数字滤波器幅频曲线')频率(Hz)幅度数字滤波器幅频曲线3. 设计巴特沃斯低通数字滤波器,满足:通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率和阻带最小衰减分别为dB 15,π3.0,dB 1,π2.0====s s p p A R ωω。
福建xx大学xx学院信息工程类实验报告课程名称:信号与系统姓名:XXX系:电子信息工程专业:电子信息工程年级:XXX级学号:XXX指导教师:XXX职称:讲师XXX年12 月17日实验项目列表XXX 信息工程类实验报告系: 电子信息工程 专业: 电子信息工程 年级: 07级 姓名: XXX 学号: XXX 实验课程: 信号与系统实验室号:_信号与系统实验室 实验设备号: 01 实验时间: 11.19 指导教师签字: 成绩:实验一 函数信号发生器1、 实验目的1)了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。
2)熟悉信号与系统实验箱信号产生和测试的方法。
2、 实验仪器1)信号与系统实验箱一台。
2)20MHz 双踪示波器一台。
3、 实验原理ICL8038是单片机集成函数信号发生器,其内部框图如图1.1所示。
它由恒流源1I 和2I 、电压比较器A 和B 、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组-V EE图1.1 ICL8038原理方框图外接电容C 由两个恒流源充电和放电,电压比较器A 、B 的阀值分别为电源电压(指EE cc U U +)的2/3和1/3。
恒流源1I 和2I 的大小可通过外接电阻调节,但必须12I I >。
当触发器的输出为低电平时,恒流源2I 断开,恒流源1I 给C 充电,它的两端电压UC 随时间线性上升,当UC 达到电源电压的2/3时,电压比较器A 的输出电压发生跳变,使触发器输出由低电平变为高电平,恒流源C 接通,由于12I I >(设122I I =),恒流源2I 将电流21I 加到C 上反充电,相当于C 由一个净电流I 放电,C 两端的电压UC 又转为直线下降。
当它下降到电源电压的1/3时,电压比较器B 的输出电压发生跳变,使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平,恒流源2I 断开,1I 再给C 充电,…如此周而复始,产生振荡。
若调整电路,使122I I =,则触发器输出为方波,经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。
南京邮电大学实验报告实验名称:失散时间信号与系统的时、频域表示失散傅立叶变换和z 变换数字滤波器的频域剖析和实现数字滤波器的设计课程名称数字信号办理A( 双语 )班级学号B13011025姓名陈志豪开课时间2015/2016 学年,第 1 学期实验名称:失散时间信号与系统的时、频域表示实验目的和任务:熟习 Matlab 基本命令,理解和掌握失散时间信号与系统的时、频域表示及简单应用。
在 Matlab 环境中,依据要求产生序列,对序列进行基本运算;对简单失散时间系统进行仿真,计算线性时不变( LTI)系统的冲激响应和卷积输出;计算和察看序列的失散时间傅立叶变换( DTFT )幅度谱和相位谱。
实验内容:基本序列产生和运算:Q1.1~ 1.3, Q1.23, Q1.30~ 1.33失散时间系统仿真: Q2.1~ 2.3LTI 系统: Q2.19, Q2.21, Q2.28DTFT :Q3.1, Q3.2, Q3.4实验过程与结果剖析:u[n] 并显示它。
Q1.1 运转程序P1.1 ,以产生单位样本序列clf;n = -10:20;u = [zeros(1,10) 1 zeros(1,20)];stem(n,u);xlabel( 'Time index n');ylabel( 'Amplitude');title('Unit Sample Sequence');axis([-10 20 0 1.2]);Q1.2命令clf,axis,title,xlabel和ylabel命令的作用是什么?答: clf 命令的作用:消除图形窗口上的图形;axis命令的作用:设置坐标轴的范围和显示方式;title 命令的作用:给目前图片命名;xlabel 命令的作用:增添x 坐标标明;ylabel c 命令的作用:增添y 坐标标明;Q1.3 改正程序P1.1 ,以产生带有延时11 个样本的延缓单位样本序列ud[n] 。
一、实验目的1. 理解经典信号的基本概念和特点。
2. 掌握经典信号的测试方法。
3. 分析经典信号在电路中的应用。
二、实验原理经典信号是指在时间域和频率域具有确定性的信号,包括周期信号和非周期信号。
周期信号具有重复性的波形,如正弦波、余弦波、方波、三角波等;非周期信号则不具有重复性,如指数信号、矩形脉冲信号等。
经典信号的测试方法主要包括时域测试和频域测试。
时域测试主要利用示波器等仪器观察信号的波形,分析信号的幅值、周期、相位等参数;频域测试则利用频谱分析仪等仪器分析信号的频谱,了解信号的频率成分和幅度。
三、实验仪器1. 示波器2. 频谱分析仪3. 函数信号发生器4. 信号源5. 信号发生器6. 电阻、电容、电感等元器件四、实验步骤1. 测试正弦波信号(1)利用函数信号发生器产生正弦波信号,设置频率为1kHz,幅值为1V。
(2)将正弦波信号输入示波器,观察波形,记录幅值、周期、相位等参数。
(3)将正弦波信号输入频谱分析仪,观察频谱,分析频率成分和幅度。
2. 测试方波信号(1)利用函数信号发生器产生方波信号,设置频率为1kHz,幅值为1V。
(2)将方波信号输入示波器,观察波形,记录幅值、周期、相位等参数。
(3)将方波信号输入频谱分析仪,观察频谱,分析频率成分和幅度。
3. 测试三角波信号(1)利用函数信号发生器产生三角波信号,设置频率为1kHz,幅值为1V。
(2)将三角波信号输入示波器,观察波形,记录幅值、周期、相位等参数。
(3)将三角波信号输入频谱分析仪,观察频谱,分析频率成分和幅度。
4. 测试指数信号(1)利用信号源产生指数信号,设置频率为1kHz,幅值为1V。
(2)将指数信号输入示波器,观察波形,记录幅值、周期、相位等参数。
(3)将指数信号输入频谱分析仪,观察频谱,分析频率成分和幅度。
五、实验结果与分析1. 正弦波信号通过实验,我们得到正弦波信号的幅值为1V,周期为1ms,相位为0°。
在频谱分析仪上观察到,正弦波信号只有一个频率成分,即1kHz,幅度为1V。
7实验五 带通滤波器(有源、无源)一、实验目的1、熟悉带通滤波器构成及其特性。
2、学会测量带通滤波器幅频特性的方法。
二、实验原理说明滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制(或大为衰减)无用频率信号的电子装置。
工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。
这里主要是讨论模拟滤波器。
以往这种滤波电路主要采用无源元件R 、L 和C 组成,60年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R 、C 组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出阻抗又低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但是,集成运放的带宽有限,所以目前有源滤波电路的工作频率难以做得很高,这是它的不足之处。
2.1基本概念及初步定义滤波电路的一般结构如2—1所示。
图中的V i (t)表示输入信号,V 0(t )为输出信号。
假设滤波器是一个线形时不变网络,则在复频域内其传递函数(系统函数)为A (s )=)()(0s V s V i式中A (s )是滤波电路的电压传递函数,一般为复数。
对于频率来说(s=j ω)则有A (j ω)=│A (j ω)│ej φ(ω)(2-1)这里│A (j ω)│为传递函数的模,φ(ω)为其相位角。
此外,在滤波电路中关心的另一个量是时延τ(ω),它定义为τ(ω)=- (2-2)通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性,欲使信号通过滤波器的失真很小,则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ(ω)作线性变化,即时延响应τ(ω)为常数时,输出信号才可能避免失真。
2.2滤波电路的分类对于幅频响应,通常把能够通过的信号频率范围定义为通带,而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减(│A (j ω)│=0)。
通常通带和阻带的相互位置不同,滤波电路通常可分为以V i 图2-1 滤波电路的一般结构 )()(s d d ωωϕ实验二滤波器(有源、无源)下几类:低通滤波电路其幅频响应如图3-2a所示,图中A0表示低频增益│A│增益的幅值。
大连理工大学实验报告学院(系):专业:班级:姓名:学号:组:___实验时间:实验室:实验台:指导教师署名:成绩:实验三滤波器设计一、实验结果与剖析IIR部分:1.用buttord和butter函数,直接设计一个巴特沃兹高通滤波器,要求通带截止频次为0.6,通带内衰减不大于1dB,阻带开端频次为0.4,阻带内衰减不小于15dB,察看其频谱响应的特色:clc,clearwp=0.6*pi/pi;ws=0.4*pi/pi;ap=1,as=15;[N,wn]=buttord(wp,ws,ap,as);[bz,az]= butter(N,wn,'high');[H,W]=freqz(bz,az);plot(W,20*log10(abs(H)));grid on;xlabel('频次/弧度') ;ylabel('对数幅频响应/dB') ;axis([0.2*pi pi -40 1]);-5-10-15Bd/应响-20频幅数-25对-30-35-4011.522.53频次/弧度2.给定带通滤波器的技术指标:通带上下截止频次为0.4,0.3,通带内衰减不大于3dB,阻带上下开端频次为0.5,0.2,阻带内衰减不小于18dB。
用buttord和butter函数,对比巴特沃兹和切比雪夫的成效:clc,clearwp=[0.3*pi/pi,0.4*pi/pi];ws=[0.2*pi/pi,0.5*pi/pi];ap=3,as=18;[N,wn]=buttord(wp,ws,ap,as);[bz,az]= butter(N,wn);[H,W]=freqz(bz,az);plot(W,20*log10(abs(H)));grid on;xlabel('频次/弧度') ;ylabel('对数幅频响应/dB') ;axis([0 pi -60 1]);-10Bd/应-20响频幅数-30对-40-50-6000.511.522.53频次/弧度3.用双线性变换法的模拟滤波器原型设计一个巴特沃兹低通滤波器,给定技术指标是f Hz f 300Hz p 3dB 20100s dB p st ,抽样频次为F 1000Hzs:clc,clear; Rp=3; Rs=20;wp=0.2*pi; ws=0.3*pi;Fs=1000;wap=2*Fs*tan(wp/2);was=2*Fs*tan(ws/2);[N,Wn]=buttord(wap,was,Rp,Rs,'s');[Z,P,K]=buttap(N);[Bap,Aap]=zp2tf(Z,P,K);[b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Wn);[bz,az]=bilinear(b,a,Fs);%绘制频次响应曲线[H,W]=freqz(bz,az);plot(W,20*log10(abs(H)));grid on;xlabel('频次/弧度')ylabel('对数幅频响应/dB')axis([0 0.5*pi -50 1])-5-10-15-20Bd/应响-25频幅数-30对-35-40-45-5000.511.5频次/弧度4.用双线性变换法的模拟滤波器原型和直接设计法(buttord以及butter)两种方法,设计一个数字系统的抽样频次Fs=2000Hz,试设计一个为此系统使用的带通数字滤波器。