授课班级及专业：2011级电子信息科学与技术专业 授课时间：2013年下学期 袁放成编
1 实验六 自制RC有源滤波电路
一 实验目的
1.掌握由运算放大器与电阻、电容构成的RC有源滤波器的电路原理；
2.掌握滤波器幅频特性的测试方法。
二 实验原理及实验参考电路
滤波电路是一种选频电路, 它是一种能使有用频率的信号通过, 而同时对无用频率的信号进行衰减的电子装置。本实验采用宽带集成运算放大器LF353和电阻、电容构成RC有源滤波电子装置。
根据频率特性的基本知识可知, 滤波电路的阶数越高, 过渡带将越窄, 滤波特性越接近理想滤波器的滤波特性, 而高于二阶的滤波电路可以由一阶和二阶滤波电路构成, 本实验制作RC二阶有源滤波电路。
1.压控电压源二阶低通滤波电路
电路如图1所示。
图 1 压控电压源二阶低通滤波电路
实验电路中R1=R2=4.7k(, R3=1k(, R4=586(, C1=C2=10nF(涤仑电容103)。
电路传递函数为
式中通带放大倍数341RRAup。
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2 电压放大倍数为
020)3()(1)(ffAjffAfAupupu
式中特征频率RCf210
令 , Q称为该滤波电路的品质因数。
电路的幅频特性与品质因数的取值相关, 如图2所示。
图2 压控电压源二阶低通滤波电路的幅频特性
实验电路中通带放大倍数
品质因数Q=1/（3-Aup）=1/(3-1.586)=0.707, 称为巴特沃思滤波器, 电路的上限截止频率fH则刚好等于特征频率f0。
图1所示电路中如果品质因数Q 1, 则电路的上限截止频率可大于特征频率。由图2可知Q大于1的幅频特性曲线的过渡带更陡, 幅频特性更好。
注：本实验报告仅供学习、参考，谢绝抄袭。如有发现抄袭，作者概不负责！
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实验10 有源RC滤波电路实验
一、实验目的
学习使用运放组成RC低通、高通、带通和带阻滤波电路的二阶基本节。了解高阶RC滤波器的组成和性能。
二、实验仪器
示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字多用表。
三、预习内容
（1）复习关于使用运放组成RC低通、高通、带通和带阻滤波电路的二阶基本节方面的知识。
（2）定性绘制本实验所用电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。
四、实验内容
当对滤波器要求不高时，往往使用一阶基本节或二阶基本节。当对滤波器要求较高时，就需要使用高阶滤波器。高阶滤波器通常由一阶基本节和/或二阶基本节组成。
低通二阶基本节的传递函数通常写成规范形式（见下文）。可实现这一传递函数的电路是多种多样的。高通、带通和带阻二阶基本节亦然。本实验选用了有限正增益低通二阶基本节电路。
大多数现有教科书在RC有源滤波器设计中，其R，C参数是在运放为理想运放的假设下计算出来的。所以，实际电路的幅频特性曲线和相频特性曲线与理想的幅频特性曲线和相频特性曲线常常会有差别。而这种差别往往随着滤波器的理论设计性能指标越高而变得越大。由于在有限正增益低通二阶基本节电路中，运放仅用于组成有限增益放大器，所以，在实际电路中由“理想运放”假设引起的差别很小，可以完全忽略。
由后文可见，低通二阶基本节电路的传递函数只有三个参数，即Ao、ωL、QL，因此，最少只要有三个RC元件和一个运放就可构成一个二阶基本节电路。注：本实验报告仅供学习、参考，谢绝抄袭。如有发现抄袭，作者概不负责！
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通常，二阶基本节电路的元件个数都大于3。一般地说，若二阶基本节电路的运放个数和R，C元件个数较多，则电路的灵敏度较低。这样的电路才有可能性能较高、制作调试较方便、工作较稳定。实际中高性能的二阶基本节电路常用两个或两个以上的运放来实现。
RC一阶有源滤波电路
学院：电子信息工程学院
专业：自动化（铁道信号）1005
组员：
RC一阶有源滤波电路
一、 课题描述
在一些实际的电子系统中，它的输入信号往往因受干扰等原因而含有一些不必要的成分，我们就应当设法将它衰减到足够小的程度；以达到滤除干扰的目的； 而在另一些场合，有用信号将与别的信号混在一起，我们就应设法把有用信号选择出来。 而解决这些问题的有效措施就是采用滤波电路。
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。分经典滤波和现代滤波两种
经典滤波：的概念，是根据傅立叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦 滤波波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。
现代滤波：用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率 特性实现对信号中频率成分的选择。根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。
一阶有源低通滤波电路是现代滤波中的低通滤波器（当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器）
因为 Vs1 的周期大于 Vs2 ，所以最后输出将 Vs2 滤去，并将原输入放大，得到V0。
二、 原理概述
无源RC滤波电路：
电压跟随器：
同相比例放大系统
如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个简单的一阶有源RC低通滤波电路，由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其带负载能力很强。
如果希望电路不仅有滤波功能，而且能起放大作用，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可。
二阶RC有源滤波器的设计
二阶RC有源滤波器是一种常用的滤波器电路，它能够实现对输入信号的特定频率范围内的增益或衰减。在设计二阶RC有源滤波器时，我们需要考虑各种因素，如滤波器类型、频率特性、增益、带宽等。下面将详细介绍二阶RC有源滤波器的设计过程。
1.确定滤波器类型
2.确定截止频率
截止频率是指在该频率上信号的幅值相对于其他频率被衰减的程度。我们需要确定滤波器的截止频率，以实现对所需频率范围内的增益或衰减。截止频率可以根据具体应用的要求来确定。
3.选择滤波器的增益
滤波器的增益与信号在截止频率附近的幅频特性有关。根据需求，我们需要确定滤波器在截止频率附近的增益大小。通常情况下，二阶RC有源滤波器的增益可以在0dB到20dB之间选择。
4.计算滤波器的带宽
滤波器的带宽是指在该频率范围内信号的幅值不被衰减的程度。我们需要计算滤波器的带宽，以确定滤波器对所需频率范围内的信号的保留程度。带宽可以通过截止频率和滤波器增益来计算得出。
5.设计滤波器电路
根据上述参数，我们可以设计出二阶RC有源滤波器的电路。通常情况下，二阶RC有源滤波器由一个有源放大器、两个电容和两个电阻组成。具体的电路图可以根据滤波器类型和设计要求来确定。 6.进行电路模拟和优化
在设计完成后，我们可以使用电路模拟软件进行模拟和优化。通过模拟，我们可以验证滤波器的性能是否符合设计要求，并根据需要进行电路参数的调整和优化。
7.制作滤波器电路
在优化滤波器电路之后，我们可以进行电路的制作和组装。需要注意的是，尽量采用高质量的元器件来确保滤波器的性能和可靠性。
总结：
以上是二阶RC有源滤波器的设计过程。在设计过程中，我们需要确定滤波器类型、截止频率、增益和带宽等参数，并根据这些参数设计出满足要求的电路。通过电路模拟和优化，我们可以验证滤波器的性能，并进行必要的调整和优化。最后，制作出合适的滤波器电路，并确保其质量和可靠性。
