广州大学
《信号与系统实验》
综合设计性实验
报告册
实验项目模拟滤波器的特性测定
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.对比研究无源和有源滤波器的滤波特性。
3.学会列写无源和有源滤波器的方法。
4.推导RC无源和有源滤波器的系统函数。
5.用扫频法测试各个滤波器的幅频特性。
6.绘制滤波器的幅频特性曲线。
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双口网络，它允许某些基本频率(通常是某个频带范围)的信号通过，而其他频率的信号受到衰
减或是抑制，这些网络可以是由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可以是由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。
2． 根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，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。而通带和阻带的分界点的频率fc 成为截止频率或转折频率。图2-6-1中的Aup 为通带的电压放大倍数，fc 为截止频率，fo 为中心频率，fl 和fh 分别为低端和高端截止频率。其中，
低通滤波器的通频带为: ()(0)20C c BW f ωπ==::。 高通滤波器的通频带为：()()2C c BW f ωπ=∞=∞::。 带通滤波器的通频带为：2()H L H L BW f f ωωπ=-=-。 带阻滤波器的通频带为：2(0)2()L H BW f f ππ=∞:U :。
3. 滤波器的频响特性定义
滤波器的频响特性()H j ω，又称为传递函数或系统函数，它全面反映了滤波器的幅频和相频特性：
()()222111
()U U H j A U U ϕωωϕωϕ∠=
=
=∠∠
g
，式中()2211
m m
U U
A U U
ω==g
g 为滤波器的幅频特性；()()
()21ϕωϕϕ=-为滤波器的相频特性。
4. 本实验中四种滤波器的实验线路 无源低通
有源低通
无源高通
有源高通
无源带通
无源带阻
C1
三实验仪器：
1.20MHZ双踪示波器一台。
2.信号与系统实验箱一套。
3.函数信号发生器一台。
四实验步骤：
用扫频源法测量无源低通滤波器的幅频特性
1.分别打开单片机低频信号发生器实验模块的电源开关
8
S和扫频源实验模
块的电源开关
7
S，并选择单片机低频信号发生器输出波形为锯齿波。选择扫频段4（即按下扫频段4的开关），用示波器的一个测量通道测量扫频的输出波形，检查扫频源是否正常工作。
2.若扫频源正常工作，则把扫频源的输出信号截止无源低通滤波器的输入
口。
3.利用示波器的X-Y测量功能，观测滤波器的李莎育图形。把单片机低频
信号发生器的输出信号（扫频电压）即TP801接示波器的X轴（即示波器的CH1通道），把无源低通滤波器的输出信号接至示波器的Y轴（即示波器的CH2通道），通过李莎育图形（即示波器的X-Y测量功能）可观测
到滤波器的幅频特性。连续按“扫速降”键，直到幅频特性图清晰为止。
4.同样按此方法测试无源高通、无源带通、无源带阻滤波器及另外4个有源
滤波器的幅频特性。
5.记录各个滤波器用扫频法得到的李莎育图形，绘制滤波器的幅频特性曲
线。
五数据处理及实验结果表示：
1.李沙育图
（a）无源低通（b）有源低通
（c）无源高通（d）有源高通
（e）无源带通（f）有源带通
（g ）无源带阻
（h ）有源带阻
2. 实验数据
低通
高通
带通
带阻
X 轴 Y 轴 X 轴 Y 轴
X 轴 Y 轴
X 轴 Y 轴 无源
4.81 1.71
8.42
4.80 10.80 6.01 4.81 3.42
4.45
4.21
4.81 8.21
1.72 6.05 扫频源频段 4
7 2
3
数据处理 ()H L L
Y
f f f f X
=
⨯-+
（0.36，32.83）
（1.75，105.95） （2.25，19.90） （1.25，16.14）
（0.71，112.04） （0.93，136.83） （0.86，131.06） （1.71，152.37） （0.36，46.43） （1.26,117.11）
有源
4.81 2.05 10.54 4.80 12.84 8.02 4.81 6.10 18.21 12.50 4.80 6.41
2.58
11.62
扫频源频段 4 7 3 4
扫频段2 29.72~145.5kHz 扫频段3 18.36~96.87kHz 扫频段4 14.19~66.61kHz 扫频段7 11.42~15.29kHz
数据处理
(
)
H L L
Y
f f f f
X
=⨯
-
+
(0.43,36.53)
(2.19,129.06)
(2.67,21.77)
(1.67,17.89)
(1.27,117.93)
(3.78,315.59)
(2.60,222.39)
(1.33,84.19)
(0.53,42.37)
(2.42,141.09)
无源低通无源高通
无源带通无源带阻
六数据结果分析
1.实验过程中出现数据问题，即测得的Y轴的值要比X轴所测的值要
大，因为实验中的输出波形的最大幅度应该要比输入波形要小，因此实验的误差可能是由于实验箱内的元件老化或者损坏，也可能是示波器所测得的结果出现问题。
2.在做实验时要按照实验步骤来做实验，不然会造成实验结果出现问
题，延长做实验的时间，导致实验无法完成。
