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实验十五
有源滤波器的性能测试







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用。
。
,
熟悉有源滤波器幅频特性的测试方
法。
实验目的
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滤波器是一种能使有用频率信号通过(称为通带)而
对无用频率范围的信号实现有效地抑制(称为阻带)的电
路。它的种类很多,人们常以能够通过或被抑制信号的频
率范围来对滤波器命名,如:低通、高通、带通、带阻
等。由集成运祘放大器和简单的RC网络可构成各种性能的
滤波器,这即是有源滤波器,由于有源滤波器不用电感,
体积小、重量轻、通带频率和品质因数容易控制等优点而
得到广泛地应用,同时还具有易级联、有增益,使之与具
体的电路连接相当方便。实际应用中为使处于滤波器阻带
范围内的信号有较快的衰减,常采用高阶滤波器,最典型
的即是二阶滤波器,这种滤波器在通带外有40dB/十倍频
程的衰减速度。如再要获得更快的衰减,则可多个滤波器
级联,组成更高阶数的滤波器。
实验原理
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本次实验组建的为压控电压源型二阶滤波器,它由施加深度负反馈的运算放大器与RC网络组合而构成,线路简单。电路模型如图15-1所示。只要
对图中Y1、Y2、Y3和Y4选取不同的导纳参数,即可获得低通、高通、带通、带阻等不同形式的传递函数。当Y1=Y3=R,Y2=Y4=SC;电路就构成了二阶有源低通滤波器,当Y1=Y3= SC,Y2=Y4= R;电路就构成了二阶有源高通滤波器。所构成滤波器
转折频率:f c=1/(2πRC)
回路品质因数:Q=1/(3-Auf)
式中:Auf=1+Rf/R1 。
从上面滤波器转折频率的计算式可知,R1和Rf并未对滤波器的频率特性产生影响,但却影响了回路品质因数 Q值,我们希望 ,则此时滤波器的带内幅频特性最为平坦,故又称Q=(也称巴特沃斯滤波器)。.
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-50型万用表(自制)

:(材料清单如下)
:×2,10K×2,51K,30K
:×2, μf×2
:LM741
实验仪器

(调节输入端电压Uipp使输出电压Uopp=10V并保持不
变)此时,(Uipp=(-p)
(1)理论计算图15-2所示电路的转折频率。
(2)在电路实验板上组建如图15-2所示的电路。
(3)将EE1643信号发生器的信号输出幅度调整为1VPP
(窗口显示值),并将输出信号连接到滤波器的输入
端,用YB4325双踪示波器的两个探头分别监视滤波器
的输入输出端。
实验内容
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(4)对接好的电路检查,无误后可打开电源。
(5)调整示波器,测量此滤波器输入输出信号的幅度,计算出此滤波器的电压增益。
(6)调节EE1643信号发生器的输出频率,对此滤波器的幅频特性进行测试。测试数据请列表记录,并根据数据定量描绘出此滤波器的波特图,(注:在转折频率附近测量的点数应足够,通带内和通带外测量的点数则可少。但测量的总点数不得少于8-10点。
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频率
1K
3K

4K
5K
6K
7K
电压
10V
7V
低通:Uipp=(使输出电压为10V时的输入电压) fi=1KHz
fH:电压为7V时的频率
频率
8K

9K
10K
20K
50K
70K
电压

(1)理论计算图15-3所示电路的转折频率。
(2)在电路实验板上组建如图15-3所示的电
路。
(3)重复有源低通滤波器的特性测试中(3)(4)(5)(6)的测量内容。
将图15-3电路的输入端接到图15-2电路的输出端,将构成带通滤波器,请参照前面的测量方法,测量此合并后的滤波器的总频率特性,并画出波特图。
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频率
20K
15K
10K
9K
8K
7K
6K
电压
10V
高通:Uipp= fi=20KHz
fL:电压为7V时的频率
频率
5K

4K


2K
1.