哈工大模电自主设计实验 RC有源滤波器

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341R R A up +=。

电压放大倍数为20)3()(1)(f f A j f f A f A up upu -+-=式中特征频率RCf π210=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。

2.压控电压源二阶高通滤波电路 电路如图3所示。

586.110005861134=+=+=R R A up图3 压控电压源二阶高通滤波电路实验电路中R1=R2=56k(, R3=1k(, R4=586(, C1=C2=10nF(涤仑电容103)。

电路传递函数为上式中通带放大倍数341R R A up += 电压放大倍数为为使电路不产生自激振荡, 应使 即通带放大倍数 。

实验报告哈尔滨工程大学教务处制一、实验目的1.掌握滤波器的滤波性能特点。

2.掌握常规模拟滤波器的设计、实现、调试、测试方法。

3.掌握滤波器主要参数的调试方法。

4.了解电路软件的仿真方法。

二、实验原理有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的结束n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下：1.根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。

2.选择具体的电路形式。

3.根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。

4.解方程组求出电路中元件的具体数值。

5.安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。

根据滤波器所能通过信号的频率范围或阻带信号频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器。

a)有源二阶低通滤波器（LPF）图1 压控电压源二阶低通滤波器b)有源二阶高通滤波器（HPF）图2 压控电压源二阶高通滤波器c)有源带通滤波器（BPF）图 3 压控电压源二阶带通滤波器d)带阻滤波器（NF）图4 压控电压源双T 二阶有源带阻滤波器三、实验仪器1.示波器2.信号源3.万用表4.直流稳压电源四、实验内容1.二阶低通滤波器①参照图4 电路安装二阶低通滤波器。

元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 17kΩ， R4 =10k Ω，C1 = C2 = C =0.1μF，计算截止频率fc、通带电压放大倍数Auo 和Q 的值。

②利用 MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。

③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，并将测量结果与理论值相比较。

2.二阶高通滤波器①参照图6 电路安装二阶高通滤波器。

元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 1.7kΩ， R4 = 10kΩ，C1 = C2= C = 0.1μF， Q = 0.707，计算截止频率fc 和通带电压放大倍数Auo 的值。

前言随着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较强实践性的技术基础课程。

电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革，为了培养学生的动手能力，更好的将理论与实践结合起来，以适应电子技术飞速的发展形势，我们必须通过对本次课程设计的理解，从而进一步提高我们的实际动手能力。

滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。

随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。

用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。

滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。

我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。

在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。

按照设计的方案选择具体的元件，焊接出具体的实物，并在实验室对事物进行调试，观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。

最后分析出现误差的原因以及影响因素。

设计任务书一、设计目的1、学习RC有源滤波器的设计方法；2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；3、设计二阶RC有源滤波器(低通、高通、带通)；4、掌握有源滤波器的测试方法；5、测量有源滤波器的幅频特性。

二、设计要求和技术指标1、技术指标(1) 低通滤波器：通带增益AUF=2；截止频率fH =2000Hz；Ui=100mV；阻带衰减：不小于-20dB/10倍频；(2) 高通滤波器：通带增益AUF=5；截止频率fL =100Hz；Ui=100mV；阻带衰减：不小于-20dB/10倍频；(3) 带通滤波器：通带增益AUF=2；中心频率：fO =1kHz；Ui=100mV；阻带衰减：不小于-20dB/10倍频。

2、设计要求（1）分别设计二阶RC低通、高通、带通滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；（2）在面包板或万能板上安装好电路，测量并调整静态工作点；（3）测量技术指标参数；（4）测量有源滤波器的幅频特性并仿真；（5）写出设计报告。

课程设计设计题目RC高通有源滤波器学生姓名学号专业班级指导教师设计类型：信号与系统课程设计设计制作一个增益可调，截止频率C=3000Hz的RC有源高通滤波器阅读教材第十章第八节，理解RC有源滤波器；查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料，确定设计方案和元件数值；用Multisim模拟所得滤波器的频响特性（运放选用NE5532）；由于实验室只能提供特定的的元件数值，按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟，获得最符合要求的电路元件参数。

按获得的电路及元件参数，用面包板焊接好滤波器，连接信号发生器、示波器，测试电路的频响。

分析实验结果：测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。

撰写课程设计报告。

课程设计题目：设计制作一个增益可调，截止频率=3000Hz的RC有源高通滤波器要求如下：阅读教材第十章第八节，理解RC有源滤波器；查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料，确定设计方案和元件数值；用Multisim模拟所得滤波器的频响特性（运放选用NE5532）；由于实验室只能提供特定的的元件数值，按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟，获得最符合要求的电路元件参数。

按获得的电路及元件参数，用面包板焊接好滤波器，连接信号发生器、示波器，测试电路的频响。

分析实验结果：测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。

撰写课程设计报告。

二. 课程设计目的：理解RC有源滤波器，学习RC有源滤波器的设计方法，由滤波器设计指标计算电路元件参数。

掌握应用Multisim软件；掌握常用元器件的识别和测试，测量有源滤波器的幅频特性；熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；体会课程设计的过程，通过理论联系实际，提高和培养创新能力，提高实践能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。

课程设计环境：Multisim介绍Multisim是Interctive Image Technologies公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的软件，目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。

姓名 蒋瑞晔 班级 1104202 学号 1110420211 实验日期 6月7日 节次 5-6 教师签字 成绩模拟电子自主设计实验有源滤波器特性1.实验目的1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解高通滤波、低通滤波带通滤波对交流信号的影响。

2.了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。

3. 用Pspice 仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。

4. 根据给定的低通和高通滤波器结构和元件，分析其工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。

5.分别利用低通和高通滤波器搭建带通和带阻滤波器电路，观察和分析其输出波形特点，分析电路的频率特性。

2.总体设计方案或技术路线1.一阶滤波器阻容耦合是交流放大电路中的常用隔离直流影响的手段，同时阻容大小将影响信号通过频率，不同的组合将构成低通、高通滤波，最终形成整个电路的频率特性，根据阻抗计算方法：1) 一阶高通滤波器RCj U cj R R U U R ωω111111+⨯=+⨯= ； RCf H π21=U2DC 1MOhm2）一阶低通滤波器RC j U cj R c j U U C ωωω+⨯=+⨯=111111 ； RC f L π21=U2DC 1MOhm2.二阶滤波器为了使电路滤波效果更显著将两个一阶滤波器结合形成二阶滤波器如图所示为无限增益多路反馈低通滤波器电路，它是一种非常通用的具有反相增益的滤波器，具有结构简单、特性稳定、输出阻抗低的特点。

电路的传递函数为： 0210()p K b H s s b s b =++其中： 02311b R R C C =，11231111()b C R R R =++，21p R K R =-二阶高通滤波器电路U2DC 1MOhmU2DC 1MOhmU2DC 1MOhm二阶低通滤波器二阶高通滤波器U2DC 1MOhm4.仪器设备名称、型号1）实验电路板一块2）双踪示波器一台3）双路直流稳压电源一台4）函数信号发生器一台5）数字万用表一只6）电容，电阻若干5.理论分析或仿真分析结果1)二阶低通滤波器：FFT：幅频特性：（2）二阶高通滤波器：FFT：幅频特性：6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）1.一阶滤波器2.二阶滤波器实际操作实验（1）低通滤波器：FFT：（2）高通滤波器：FFT：7.实验结论1、低通和高通滤波器对通过的信号的影响，原信号波形和谐波成分的变化低通滤波器能使频率低于某个频率的信号通过，而滤掉高于该频率的信号，并将其放大为输入信号的n倍。

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A o、ωL、Q L，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。

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。

通常，RC 有源滤波器是低频滤波器，其上限频率大约为几十kHz 。

主要的制约是运放的带宽增益积。

（1）有限正增益低通二阶基本节图1 有限正增益低通二阶基本节图1所示电路为有限正增益低通二阶基本节电路。

姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩实验名称 RC有源滤波器的研究1.实验目的（1）熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理。

（2）学习RC有源滤波器的设计，学会测量有源滤波器幅频特性。

2.总体设计方案或技术路线由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC有源滤波器。

由于集成运放有限带宽的限制，目前RC有源滤波器的工作频率较低，一般不超过1MHz。

（1）低通滤波器低通滤波器用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号。

二阶有源低通滤波器由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，第一级电容接至输出端，引入适量正反馈，以改善幅频特性。

设计电路图如下所示，改变输入信号频率，记录输出信号幅值及放大倍数，先测量出一组幅频特性曲线，再改变电阻R f的值，记录数据，得到新的幅频特性曲线，再进行对比。

（2）高通滤波器高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。

只要将低通滤波器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。

高通滤波器的性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜像”的关系。

设计电路图如下所示，改变输入信号频率，记录输出信号幅值及放大倍数，先测量出一组幅频特性曲线，改变电阻R f的值，记录数据，得到新的幅频特性曲线，再进行对比。

本实验主要研究低通滤波器和高通滤波器的幅频特性，截止频率和品质因数，以及改变电路参数对滤波效果的影响。

3.实验电路图（1）低通滤波器设计电路图（由Multisim7绘制）（2）高通滤波器设计电路图4. 仪器设备名称、型号实验电路板双踪示波器双路直流稳压电源函数信号发生器数字万用表导线若干5.理论分析或仿真分析结果(1)低通滤波器R4=10kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示当R4=12kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示当R4=15kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示（2）高通滤波器R4=10kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示用光标测量法测得截止频率为1.2514kHzR4=12kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示R4=15kΩ时幅频特性曲线和相频特性曲线如下所示6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）检查导线通断，仪器仪表是否正常。

课程设计设计题目RC高通有源滤波器学生姓名学号专业班级指导教师设计类型：信号与系统课程设计课程设计主要内容设计制作一个增益可调，截止频率C=3000Hz的RC有源高通滤波器1.阅读教材第十章第八节，理解RC有源滤波器；2.查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料，确定设计方案和元件数值；3.用Multisim模拟所得滤波器的频响特性（运放选用NE5532）；4.由于实验室只能提供特定的的元件数值，按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟，获得最符合要求的电路元件参数。

5.按获得的电路及元件参数，用面包板焊接好滤波器，连接信号发生器、示波器，测试电路的频响。

6.分析实验结果：测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。

7.撰写课程设计报告。

一.课程设计题目：设计制作一个增益可调，截止频率=3000Hz的RC有源高通滤波器要求如下：1.阅读教材第十章第八节，理解RC有源滤波器；2.查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料，确定设计方案和元件数值；3.用Multisim模拟所得滤波器的频响特性（运放选用NE5532）；4.由于实验室只能提供特定的的元件数值，按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟，获得最符合要求的电路元件参数。

5.按获得的电路及元件参数，用面包板焊接好滤波器，连接信号发生器、示波器，测试电路的频响。

6.分析实验结果：测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。

7.撰写课程设计报告。

二. 课程设计目的：1.理解RC有源滤波器，学习RC有源滤波器的设计方法，由滤波器设计指标计算电路元件参数。

2.掌握应用Multisim软件；3.掌握常用元器件的识别和测试，测量有源滤波器的幅频特性；4.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；5.体会课程设计的过程，通过理论联系实际，提高和培养创新能力，提高实践能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。

一、实验内容F μ的电容器，阻值尽量接近实际计算值。

电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 进展仿真分析。

二、原理分析给定电容值0.01uF ，计算得：43R R = = 10ΩK ，选取1R = 2R = 39ΩK 按照滤波器的工作频带，滤波器可分为低通滤波器〔LPF 〕、高通滤波器〔HPF 〕、带通滤波器〔BPF 〕、带阻滤波器〔BEF 〕几种。

按滤波器传递函数的极点数又分为一阶滤波器、二阶滤波器等。

如果滤波器仅由无源元件〔电阻、电容和电感〕组成，那么称之为无源滤波器；假设滤波器含有有源元件〔晶体管、集成运放等〕，那么称之为有源滤波器。

由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC 有源滤波器。

由于集成运放有带宽的限制，目前RC 有源滤波器的工作频率比拟低，一般不超过1MHz 。

1、 有源低通滤波器〔LPF 〕低通滤波器允许输入信号中低于截止频率的低频或直流分量通过，抑制高频分量。

有源低通滤波器是以RC 无源低通滤波器为根底，与集成运放连接而成。

2、 二阶压控型低通滤波器二阶压控型有源低通滤波器如下列图所示。

图 1. 二阶压控型低通滤波器原理图因为电容器C1的接地端改为接运放输出端，引入了正反应，由于在通带内电容器视为“开路〞，因此C1的改接不影响滤波器的通带电压放大倍数，即11up RfA R =+。

为简化计算，令23,12R R R C C C ====,根据“虚短〞和“虚断〞特征及叠加定理可解得传递函数：2()()1(3)(sCR)up o us I up A u s A u s A sCR ==+-+ 令s j ω=，得滤波器的频率响应表达式：21()(3)upu up o oA A f f j A f f =-+-式中12o f RCπ=，令21()(3)H H up o o f f j A f f -+-=解得该滤波器的上限截止频率为 1.272H o o f f f =≈ 定义有源低通滤波器的品质因数Q 为o f f =时电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比，即13upQ A =- 实际应用，Q 的调节范围0100Q ≤≤，一般选取1Q =附近的值。

实验五 RC 有源滤波器一、实验目的：掌握低通、高通、带通、带阻等最基本的二阶RC 有源滤波器的原理及应用。

二、实验内容: 1. 一阶低通滤波器在无源RC 低通滤波器的输出端再加上一个电压跟随器，使之与负载很好的隔离开，就构成一个简单的一阶有源RC 低通滤波器，如图5-1所示。

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。

芯片的第三脚与地之间接入一个电阻，使电压跟随器变为一个同相放大器，可算出其传递函数：A （s ）=nvfi o w s A s V s V /11)()(+= w n =1/（RC ）称为特征角频率 幅频响应：对于实际的频率来说，上式中的S 可用S=jw 代入，由此得：A （jw ）=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=n vf i o w w j A jw V jw V 1)()( w n 就是3dB 截止角频率图1-1一阶低通滤波器1.1 所需元件与设备：传感器实验主板；放大器LM358（1个）；电阻：10K Ω（棕黑黑红）×3； 电容：0.01uF ×1；跳线若干1.2实验步骤:（1） 按图5-1接好线路；（2） 接通电源，Vi 输入交流信号（建议用方波或三角波），在DRVI 中观测输出波形，以及频谱；观测是否实现了低通的功能；（3） 芯片的第三脚与地之间接入一个10K Ω的电阻，使电压跟随器变为一个同相放大器，重复上述步骤，并观测对信号的放大作用。

2. 二阶低通滤波器二阶压控电压源低通滤波器电路如图5-2所示。

它由两节RC 滤波器和同相放大电路组成，其中同相放大器实际上就是压控电压源，它的电压增益Avf 等于通带电压增益Ao ，即：Ao=A vf =1+1R R f传递函数：A （s ）=2220222nn nn n n vf w s Qw s w A w s Q w s w A ++=++ 式中w n （1/RC ）为特征角频率，Q=vfA -31称为等效品质因素； 幅频响应：s=jw 代入得A （jw ）=222221Q w w w w A n n +⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-φ（jw ）=221/nn w w Q w w arctg--图5-2 二阶压控电压源低通滤波器2.1 所需元件与设备：传感器实验主板；放大器LM358（1个）；电阻：10K Ω（棕黑黑红）×2，47 K Ω（黄紫黑红）×2；电容：0.01uF ×2（103）；跳线若干；2.2实验步骤:（1） 按图5-2接好线路；（2）接通电源，Vi 输入交流信号（建议用方波或三角波），在DRVI 中观测输出波形，以及频谱；观测是否实现了低通的功能；并和一阶低通进行比较。

RC有源滤波器的设计总结一、滤波器的基本原理二、滤波器的设计步骤1.确定滤波器的性能指标：包括截止频率、增益和滤波器的类型（低通、高通、带通或带阻）。

2.选择放大器的类型：根据应用需求选择适当的放大器类型，如运算放大器。

3.计算电容和电阻的数值：根据所选的截止频率和放大器的增益计算所需的电容和电阻值。

4.选择合适的电容和电阻：根据计算得到的数值选择最接近的电容和电阻。

注意选择的元件的质量和性能。

5.确定放大器的配置：根据所需的滤波器类型选择合适的放大器配置。

可以使用非反相放大器、反相放大器等。

6.进行性能测试和调整：完成设计后，对滤波器进行性能测试并进行必要的调整，确保滤波器的工作正常。

三、设计注意事项1.设计滤波器时要考虑信号幅度和频率的变化范围。

2.要注意选择合适的滤波器类型，以满足特定的应用要求。

3.选择合适的放大器类型和配置可以减小滤波器的失真和噪声。

4.注意电容和电阻的选取，要选择合适的阻值和容值，以满足滤波器的要求。

5.在实际使用中，要注意电容和电阻的耐压和功率等参数，避免超出其额定值。

四、应用领域和优势1.灵活性：RC有源滤波器可根据需要调整和改变滤波器的参数，适应不同的应用需求。

2.低成本：RC有源滤波器所需的元件成本相对较低。

3.精确性：RC有源滤波器可以提供较高的滤波精度和准确性。

总之，RC有源滤波器设计是一项复杂而重要的任务。

正确选择和配置放大器、电容和电阻是设计成功的关键。

合适的滤波器可以有效去除信号中的噪声和不需要的频率成分，提高系统的性能和可靠性。

在设计过程中要注意各种参数的选择和计算，并进行适当的测试和调整，以确保滤波器的工作正常。

RC有源滤波器在通信和音频设备等领域具有广泛的应用和明显的优势。

实验19 RC 有源滤波器一、 实验目的1. 深刻理解 RC 有源滤波器的工作原理。

2. 掌握有源滤波器的测量和调试技术。

二 、实验原理滤波器是一种能使有用频率的信号通过而同时能对无用频率的信号进行抑制或衰减的电子装置。

在工程上，滤波器常被用在信号的处理、数据的传送和干扰的抑制等方面。

滤波器按照组成的元件，可分为有源滤波器和无源滤波器两大类。

凡是只由电阻、电容、电感等无源元件组成的滤波器称为无源滤波器。

凡是由放大器等有源元件和无源元件组成的滤波器称为有源滤波器。

由运算放大器和电阻、电容（不含电感）组成的滤波器称为 RC 有源滤波器。

本实验只研究 RC 无源滤波器和 RC 有源滤波器的特性以及它们之间的关系。

RC 有源滤波器按照它所实现的传递函数的次数分，可分为一阶、二阶和高阶 RC 有源滤波器。

从电路结构上看，一阶 RC 有源滤波器含有一个电阻和一个电容。

二阶 RC 有源滤波器含有二个电阻和二个电容。

一般的高阶 RC 有源滤波器可以由一阶和二阶的滤波器通过级联来实现。

所以本实验只研究一阶和二阶滤波器。

重点研究二阶 RC 有源滤波器。

滤波器按照所允许通过的信号的频率范围可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。

其中，低通滤波器只允许低于某一频率的信号通过，而不允许高于该频率的信号通过。

高通滤波器只允许高于某一频率的信号通过而不允许低于该频率的信号通过。

带通滤波器只允许某一频率范围内的信号通过而不允许该频率范围以外的信号通过。

带阻滤波器不允许（阻止）某一频率范围（频带）内的信号通过而只允许该频率范围以外的信号通过。

本实验重点研究 RC 有源低通滤波器和带通滤波器。

图1.19.1 一阶RC 低通滤波器及1．一阶低通滤波器图 1.19.1 （a ）中虚线框内的电路是一个 RC 组成的一阶低通滤波器。

它的传递函数为其中，ω0=1 / ＲＣ。

为了提高增益并提高带负载能力，可以将上述滤波电路接到由运算放大器组成的放大电路中，从而组成有源滤波器。

(2023)RC有源滤波器实验设计报告(一)(2023)RC有源滤波器实验设计报告实验背景在电子学中，滤波器是指能够通过对信号进行处理，使得希望留下的频率成分通过，而不希望的频率成分则被滤去的电路模块。

而RC有源滤波器是一种基于滤波器理论的电路，其能够对信号进行滤波和放大。

实验目的本实验旨在通过设计和制作RC有源滤波器，进一步深化学生对滤波器理论的理解和应用。

实验材料•电阻•电容•运算放大器•信号源•示波器•电源等实验步骤1.根据所需的滤波器类型，设计电路图和信号频率，选择相应的电阻和电容。

2.搭建电路并连接至信号源和示波器。

3.调节滤波器的增益和截止频率，得到所需的滤波效果。

4.观察滤波器输入和输出信号的波形和频谱，并记录实验数据。

实验结果通过本次实验，我们成功地制作出了RC有源滤波器，并得出了滤波器的截止频率和增益等参数。

实验结果表明，RC有源滤波器能够对信号进行滤波和放大，取得了良好的效果。

实验总结RC有源滤波器是一种基于滤波器理论的电路，其具备了较好的滤波和放大效果。

通过本次实验，我们深化了对滤波器理论的理解和应用，并学会了制作RC有源滤波器的基本方法。

该实验不仅有助于培养学生的实验能力，更有助于提升其电子学理论的学习水平。

实验注意事项1.实验过程中需注意电路的接线和电源的选取，以保证实验的安全。

2.在调节滤波器参数时，需注意示波器的设置和测量方法，以避免误差。

3.实验结束后，应将电路拆除并清理实验现场，以便下次实验。

实验拓展1.本次实验所制作的RC有源滤波器为低通滤波器，可尝试制作高通、带通、带阻等滤波器，探究其不同的滤波特性。

2.可研究其他有源滤波器结构及其特性，如Sallen Key滤波器等。

3.可将滤波器与其他电路组合，如振荡器、放大器等，探究其在电子学中的应用。

参考文献1.王峰, 赵秀平, 崔腾飞. 电子线路基础实验教程[M]. 南京: 东南大学出版社, 2016.2.Horowitz P, Hill W. The Art of Electronics[M]. 二版.Cambridge: Cambridge University Press, 1989.3.Sedra A S, Smith K C. Microelectronic Circuits[M]. 七版.Oxford: Oxford University Press, 2015.结语本次实验是一次基于滤波器理论的实验，其通过设计和制作RC有源滤波器，使学生进一步加强对电子学理论的理解和应用。

哈工大电路自主设计实验(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩影响RLC 带阻滤波器性能参数的因素的研究与验证1.实验目的（1）学习带阻滤波器的设计方法 （2）测量RLC 带阻滤波器幅频特性曲线（3）研究电阻、电容和品质因素Q 对滤波器性能的影响 （4）加深对滤波器滤波概念的理解 2.总体设计方案或技术路线（1）理论推导，了解滤波器的主要性能参数及与滤波器性能有关的因素 （2）设计RLC 带阻滤波器电路图 （3）研究电阻R 对于滤波器参数的影响 （4）研究电容C 对于滤波器参数的影响 （5）研究电感L 对于滤波器参数的影响（6）合理设计实验测量，结合电容C 和电感L 对滤波器参数的影响 （7）将实际测量结果与理论推导作对比，并分析实验结果3.实验电路图R1V-V+4.仪器设备名称、型号函数信号发生器 1台FLUKE190-104数字便携式示波表 1台十进制电阻箱 1只十进制电容箱 1只十进制电感箱 1只5.理论分析或仿真分析结果带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。

理想带阻滤波器在阻带内的增益为零。

带阻滤波器的中心频率f o，品质因素Q和抑制带宽BW之间的关系为仿真结果：R=2000Ω C= L=R=500Ω C= L=R=2000Ω C= L=R=2000Ω C= L=R=2000Ω C= L=改变R时对比图改变C时对比图改变L时对比图6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）电阻R对于滤波器参数的影响任务1：电路如图所示，其中信号源输出Us=5V，电容C=，电感L=，根据R= 2000f/kHzfc1=fo=4fc2=57 U/VR= 1500f/kHz1fc1=fo=4fc2=57 U/VR=50f/kHz3fc1= fo= fc2= 47U/V5根据所测数据在下图画出三条对应的幅频特性曲线，并根据图中实验结果进行分析分析结果：由图看出，当R变化，L C不变时，中心频率不变，但是阻带宽度随着R变大而变大。

《RC有源滤波器快速设计》实验报告小组成员：黄文成习灿方丹指导老师: 汤依婷湖北经济学院电子工程系2013．03摘要： 由RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为RC 有源滤波器，其功能是让一定范围内的频率通过，抑制或者急剧衰减频率范围以外的信号。

因受到运算放大器带宽的限制，这类滤波器仅适用于低频范围。

根据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。

滤波器的用处非常大，它可以处理信号,虑去无用的干扰信号，使信号满足自己的需要。

如许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。

目前，滤波器被广泛用于通信、广播、雷达以及许多仪器设备中。

设计性能指示要求方案（一）一级二阶低通与一级二阶高通级联。

截至频率 Hz f H 3000=,Hz f L 300=, 增益10=V A 阻带衰减速度为-40dB/10倍频方案（二）一级二阶带通滤波器。

中心频率KHz f 10=，增益2=V A ，品质因素10=Q一、方案设计方案（一）实现二阶带通滤波器的电路有压控电压源（VCVS ）电路和无限增益多路反馈(MFB)电路。

如果要求带宽BW 的范围很宽，可采用一级二阶高通滤波器与一级二阶低通滤波器相级联，但其阻带的衰减率为-40db/10倍频程，滤波器的带宽由两个滤波器的截止频率所决定。

所以我们选用一个截止频率为300Hz ，增益为2的二阶低通滤波器和一个截止频率为3KHz ，增益为5的二阶高通滤波器。

方案（二）二阶带通滤波器 的性能参数有中心角频率0w 或0f ，0w 对应的增益为v A ，带宽L H f f BW -=，品质因素BW f Q 0=，Q 值越高，滤波器选择性越好，衰减速度越高，但Q 值也不能太高，否则会使电路难以调整，故取10=Q 。

二、电路设计设计步骤：1.根据截至频率c f 选定一个电容C 的标称值（单位uF ），使其满足Cf K c 100= （101≤≤K ）2.设计表中查出与v A 对应的电容值及1=K 时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数K ，得到电阻的设计值。