实验五 有源滤波电路
一、实验目的
1.熟悉有源滤波电路构成及其特性。
2.学会测量有源滤波电路幅频特性。
二、仪器及设备
1.示波器
2.信号发生器
三、实验原理
滤波器的是具有让特定频率段的正弦信号通过而抑制衰减其他频率信号功能的双端口网络，常用RC元件构成无源滤波器，也可加入运放单元构成有源滤波器。无源滤波器结构简单、可通过大电流，但易受负载影响、对通带信号有一定衰减，因此在信号处理时多使用有源滤波器。根据幅频特性所表示的通过和阻止信号频率范围的不同，滤波器共分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、全通滤波器五种。
四、实验内容
l.低通滤波电路
实验电路如图5.1所示。其中：
反馈电阻RF选用22K电位器，
5K7为设定值。按表5.1内容
测量并记录。
图5.1 低通滤波电路
表5.1
Vi(V) 1 1 1 1 1 1 1 1
f(Hz) 10 15 20 25 30 40 50 60
V0(V) 1.460 1.470 1.430 1.360 1.260 1.040 0.900 0.610
Vi(V) 1 1 1 1 1 1 1
Fp/Hz
f(Hz) 70 80 90 100 200 300 400
V0(V) 0.490 0.380 0.320 0.248 0.065 0.032 0.019 40.0
2.高通滤波电路
实验电路如图5.2所示
设定RF为5.7KΩ，按表5.2
内容测量并记录.
图5.2 高通滤波电路
表5.2
Vi(V) 1 1 1 1 1 1 1 1
f(Hz) 10 20 30 50 70 130 150 200
V0(V) 0.05 0.104 0.148 0.248 0.340 0.860 1.020 1.340
第二章 有源滤波器Active Filter(信号分离电路)
测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。
这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。
滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。
对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)；(3)滤波频率便于改变
滤波器举例：
心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。
问题：如何设计一个心率计数器？ 一.滤波器的基本知识
⒈ 按处理信号的形式分类：模拟（本课程）：连续的模拟信号
(又分为：无源和有源)
数字：离散的数字信号。
⒉ 理想滤波器对不同频率的作用：
通带内，使信号受到很小的衰减而通过。阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。
⒊ 按频谱结构分为5种类型：
滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种：
低通(Low Pass Filter)
高通(High Pass Filter)
带通(Band Pass Filter)
带阻(Band Elimination Filter)
全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化，一种移相器。
图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性
几个定义：
(1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。
有源滤波电路实验报告
有源滤波电路实验报告
引言：
有源滤波电路是电子工程中常用的一种电路，用于滤除信号中的杂波和噪声，使得输出信号更加纯净和稳定。本实验旨在通过搭建有源滤波电路并进行实际测试，了解其工作原理和性能特点。
实验目的：
1. 理解有源滤波电路的基本原理；
2. 掌握有源滤波电路的设计和搭建方法；
3. 测试并分析不同类型有源滤波电路的频率响应和幅频特性。
实验器材和元件：
1. 函数发生器
2. 示波器
3. 直流电源
4. 电阻、电容、放大器等元件
实验步骤：
1. 准备工作：检查实验器材和元件的连接是否正确，确保实验环境安全和稳定。
2. 搭建低通滤波电路：根据给定的电路图，按照正确的连接方式搭建低通滤波电路。
3. 调节函数发生器：将函数发生器的频率调节到一定范围内，以便测试低通滤波电路的频率响应。
4. 测试低通滤波电路：将函数发生器的输出信号连接到低通滤波电路的输入端，将示波器的探头分别连接到输入端和输出端，观察并记录输出信号的波形和幅度。
5. 分析实验结果：根据所得到的波形和幅度数据，绘制频率响应曲线和幅频特性图，并进行相应的分析和讨论。
6. 搭建高通滤波电路：按照同样的方法搭建高通滤波电路，并进行相应的测试和分析。
7. 搭建带通滤波电路：按照同样的方法搭建带通滤波电路，并进行相应的测试和分析。
实验结果与分析：
通过实验测试，我们得到了低通滤波电路、高通滤波电路和带通滤波电路的频率响应曲线和幅频特性图。从实验结果可以看出，低通滤波电路能够有效滤除高频信号，使得输出信号更加平滑和稳定；高通滤波电路则能够滤除低频信号，使得输出信号更加清晰和锐利；而带通滤波电路则能够选择性地滤除某一频段的信号，适用于特定的应用场景。
结论：
有源滤波电路是一种常用的电子电路，能够滤除信号中的杂波和噪声，提高信号的质量和可靠性。本实验通过搭建低通滤波电路、高通滤波电路和带通滤波电路，并进行相应的测试和分析，深入了解了有源滤波电路的工作原理和性能特点。实验结果表明，不同类型的有源滤波电路在频率响应和幅频特性上有所差异，可以根据实际需求选择合适的滤波电路来实现信号处理和优化。
实验报告
实验名称：有源滤波电路——低通和高通滤波器
实验类型：__综合实验___
一、实验目的和要求（必填）
二、实验容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理
六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、 实验目的
1. 掌握有源滤波电路的基本概念，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。
2.
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。
3. 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。
4. 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。
二、 实验原理
1. 低通滤波器电路
图1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()pKbHssbsb
其中： 02311bRRCC，11231111()bCRRR，21pRKR
低通滤波器的设计截止频率为6kHz，增益为2，各元件参数为：
C=0.01μF，C1=0.0015μF，R1=4.28（4.3）kΩ，R2=8.57（8.2）kΩ，R3=5.49（5.6）kΩ。
其中电阻值分别表示为设计值和实际元件标称值（括号）。
2. 高通滤波器电路 装
订
线
电路的传递函数为： 2210()pKsHssbsb
其中： 01211bRRCC，11211(2)bCCRCC，1pCKC
高通滤波器的设计截止频率为10kHz，增益为2，各元件参数为：
C=0.01μF，C1=0.005（0.0047）μF，R1=1.5kΩ，R2=9.38（9.1）kΩ。
其中元件值分别表示为设计值和实际元件标称值（括号）。
