绝对经典的低通滤波器设计报告

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低通滤波器实验报告

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竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一:绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为xc无限大。

当输入频率增加时,xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:因为在=为:时,xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数:c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路,我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:篇二:低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计(说明书)班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院(系)专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求:一、设计说明设计一个低通滤波器。

低通滤波器设计报告小结

低通滤波器设计报告小结

低通滤波器设计报告小结1. 引言低通滤波器是一种在信号处理中常用的滤波器,用于滤除高频信号而保留低频信号。

在本次设计中,我们旨在设计一个满足特定需求的低通滤波器。

本小结将对设计过程、结果和经验进行总结和分析。

2. 设计步骤成功设计一个低通滤波器,需要经历以下几个主要步骤:2.1 确定设计参数在设计低通滤波器之前,我们首先需要确定设计的参数,例如截止频率、通带衰减和阻带衰减等。

这些参数的选择直接影响到滤波器的性能和功耗。

2.2 选择合适的滤波器结构根据设计参数的要求,我们可以选择合适的滤波器结构来实现。

常见的滤波器结构包括RC滤波器、RL滤波器、多级放大器滤波器和数字滤波器等。

根据实际需求和设计要求,我们选用了多级放大器滤波器结构。

2.3 滤波器参数计算为了满足设计要求,我们需要计算各个滤波器参数,包括电阻、电容和增益等。

通过理论计算和仿真,我们得到了滤波器的参数值,并进行了一系列的优化。

2.4 电路实现与测试在得到滤波器参数后,我们进行了电路的实现与测试。

通过电路实验和测试,我们验证了滤波器的性能和可靠性,并对滤波器进行了必要的调整和优化。

3. 结果与分析经过设计和测试,我们成功设计出了满足要求的低通滤波器。

该滤波器具有良好的低频信号保留能力和高频信号滤除能力,能够很好地满足实际应用的需求。

在设计过程中,我们发现以下几个关键问题:3.1 技术难点在设计过程中,我们遇到了一些技术难点。

其中一个主要难点是如何在保证滤波器性能的前提下,降低功耗和尺寸。

通过不断的优化和改进,我们成功解决了这一问题,得到了满足设计要求的低通滤波器。

3.2 仿真与实验结果通过仿真和实验,我们验证了设计的滤波器的性能。

仿真结果与实验结果基本一致,表明我们的设计是可靠的。

这也为我们今后的研究和应用提供了可靠的依据。

3.3 改进方向尽管我们的设计已经满足了预期要求,但仍有一些改进的空间。

例如,我们可以进一步优化滤波器的频率响应,提高滤波器的抑制能力。

低通滤波器设计实验报告

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低通滤波器设计实验报告 Prepared on 22 November 2020低通滤波器设计 一、设计目的1、学习对二阶有源RC 滤波器电路的设计与分析;2、练习使用软件ORCAD (PISPICE )绘制滤波电路;3、掌握在ORCAD (PISPICE )中仿真观察滤波电路的幅频特性与相频特性曲线 。

二、设计指标1、设计低通滤波器截止频率为W=2*10^5rad/s;2、品质因数Q=1/2;三、设计步骤1、考虑到原件分散性对整个电路灵敏度的影响,我们选择R1=R2=R,C1=C2=C ,来减少原件分散性带来的问题;2、考虑到电容种类比较少,我们先选择电容的值,选择电容C=1nF;3、由给定的Wp 值,求出R 12121C C R R Wp ==RC1=2*10^5 解得:R=5K4、根据给定的Q ,求解K Q=2121C C R R /K)RC -(1+r2)C1+(R1=K-31 解得:K=3-Q 1=5、根据求出K 值,确定Ra 与Rb 的值Ra=2K=1+RbRa=Rb这里取 Ra=Rb=10K;四、电路仿真1、电路仿真图:2、低通滤波器幅频特性曲线3、低通滤波器相频特性曲线注:改变电容的值:当C1=C2=C=10nF时低通滤波器幅频特性曲线低通滤波器相频特性曲线五、参数分析1、从幅频特性图看出:该低通滤波器的截止频率大约33KHz,而我们指标要求设计截止频率f= Wp/2=存在明显误差;2、从幅频特性曲线看出,在截至频率附近出现凸起情况,这是二阶滤波器所特有的特性;3、从相频特性曲线看出,该低通滤波器的相频特性相比比较好。

4、改变电容电阻的值,发现幅频特性曲线稍有不同,因此,我们在设计高精度低误差的滤波器时一定要注意原件参数的选择。

六、设计心得:通过对给定参数指标的地滤波器的仿真设计,一方面学会了在PISPICE 下绘制电路以及对电路的仿真,由于其他各种滤波器都是由低通滤波器变换而来,所以选择最基础的低通滤波器来设计。

绝对经典的低通滤波器设计报告

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经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:2010.12.10目录第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3)1.1 理论分析 (3)1.2 电路组成 (4)1.3 一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1 正弦信号源仿真和实测 (5)1.3.2 三角信号源仿真和实测 (10)1.3.3 方波信号源仿真和实测 (15)第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2 电路组成 (22)2.3 二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1 正弦信号源仿真和实测 (23)2.3.2 三角信号源仿真和实测 (28)2.3.3 方波信号源仿真和实测 (33)第三章结论和误差分析 (39)3.1 结论 (39)3.2 误差分析 (40)第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1 RC低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为Xc无限大。

当输入频率增加时,Xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到Xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,使用分压公式可得输出电压大小为:因为在=时,Xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为:这些计算说明当Xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶RC电路multisim仿真电路原理图图3-一阶RC实物电路原理图电路参数:C=1.0μF R1=50Ω R2=50Ω R3=20Ω R4=20Ω R5=20Ω1.3一阶无源RC滤波器电路性能测试1.3.1 正弦信号仿真和实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真和实测电路图如下:图4 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图图5 f=100Hz时正弦信号实测波形图表1 f=100Hz时实测结果和仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路20.000 19.900 -0.0435 0.032π实测电路0.44 0.44 0 0π分析:由图4的仿真波形和图5的实测电路波形和表1中的数据可知,输入频率为100Hz的正弦信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

低通滤波器设计实验报告

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低通滤波器设计实验报告实验报告:低通滤波器设计实验一、引言二、实验目的1.了解低通滤波器的工作原理;2.学习设计并实现一个基本的低通滤波器;3.掌握滤波器的性能指标及测试方法。

三、实验原理(插入低通滤波器的频率特性图)低通滤波器的频率特性通常由三个主要指标来描述:截止频率、通带增益和阻带抑制。

截止频率是指在该频率上,滤波器输出信号的幅度下降到输入信号幅度的一半。

通带增益是指在截止频率以下,滤波器对信号的放大倍数。

阻带抑制是指在截止频率以上,滤波器对信号的削弱。

根据实验要求,我们将设计一个RC低通滤波器。

RC低通滤波器使用一个电阻-电容(RC)电路来实现滤波功能。

其理论的3dB截止频率可由以下公式计算得出:f_c=1/(2πRC)四、实验步骤1.根据实验要求,选择合适的电阻R和电容C的数值。

推荐选择R为1kΩ,C为1uF;2.连接电阻和电容组成RC低通滤波器电路;3.输入测试信号,通过滤波器;4.测试输出信号,并记录测量值;5.使用示波器观察输入和输出信号的波形,比较滤波效果。

五、实验结果实验中我们选择了电阻值为1kΩ,电容值为1uF的RC低通滤波器进行设计。

通过实验测试,我们在输入方波信号中观察到了明显的滤波效果。

输出信号的高频分量被滤除,输出波形更加平滑。

使用示波器测量了输入和输出信号的幅度并记录如下:(插入输入输出信号的幅度测量表)根据测量结果,我们可以计算出滤波器的截止频率为:(计算结果)。

通过观察示波器上的波形,我们发现输出信号的幅度在截止频率以下保持稳定放大,而在截止频率以上则逐渐衰减。

六、实验总结通过本次实验,我们了解了低通滤波器的基本原理,并设计并实现了一个基本的RC低通滤波器。

通过观察示波器上的波形和测量输出信号的幅度,我们判断滤波器的截止频率和滤波效果。

本次实验的结果表明,RC低通滤波器可以有效滤除输入信号中的高频分量,从而实现对低频信号的保留。

滤波器的截止频率和增益等参数可以通过选择合适的电阻和电容数值来实现。

低通滤波器设计实验报告

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低通滤波器设计实验报告实验报告:低通滤波器设计摘要:本实验旨在设计并实现一个低通滤波器。

首先,通过MATLAB软件进行初步设计和模拟,确定滤波器的传递函数。

然后,使用电路元件进行电路设计,并通过实验验证滤波器的性能。

实验结果表明,所设计的低通滤波器具有良好的滤波特性。

1.引言2.设计过程2.1初步设计首先,使用MATLAB软件进行初步设计和模拟。

根据实验要求,选择一阶巴特沃斯低通滤波器作为目标滤波器。

根据滤波器的截止频率和通带增益,可以计算出滤波器的传递函数。

2.2电路设计根据滤波器的传递函数,在电路设计中选择合适的电路元件进行搭建。

在本实验中,我们选择使用电感器、电容器和电阻器来搭建滤波器电路。

通过计算电路元件的阻抗和传递函数,可以选择合适的元件数值和连接方式。

2.3电路调试搭建完滤波器电路后,进行电路调试。

首先,使用信号发生器产生测试信号,并连接到滤波器输入端。

然后,通过示波器观察滤波器的输出信号,并调整电路参数,使得滤波器输出的信号满足设计要求。

3.实验结果在实验中,我们设计并实现了一个截止频率为1kHz的一阶巴特沃斯低通滤波器。

通过在MATLAB中进行模拟,计算出滤波器的传递函数为:H(s)=1/(s+2π*1000)根据上式,选择合适的电感器、电容器和电阻器进行电路设计和搭建。

最终,我们选择了1mH的电感器、4.7μF的电容器和1kΩ的电阻器。

将它们按照下图连接起来,完成了滤波器的电路设计和搭建。

电压源->电感器(L)->电容器(C)->电阻器(R)->接地在电路调试中,我们使用了1kHz的正弦信号作为测试信号,将其连接到滤波器输入端。

通过示波器观察滤波器的输出信号,并调整电路参数,使得滤波器输出的信号满足设计要求。

实验结果表明,滤波器具有良好的低通滤波特性,能够有效地滤除高于1kHz的信号分量。

4.结论本实验通过设计和实现一个低通滤波器,着重掌握了滤波器的原理和设计方法。

低通滤波器设计实验报告

低通滤波器设计实验报告

低通滤波器设计实验报告低通滤波器设计实验报告引言滤波器是信号处理中常用的工具,它可以通过去除或削弱信号中的某些频率成分,实现信号的滤波和频率选择。

低通滤波器是一种常见的滤波器类型,其作用是通过允许低频信号通过,同时阻止高频信号的传递。

本实验旨在设计和实现一个低通滤波器,并对其性能进行评估。

实验步骤1. 设计滤波器的频率响应首先,我们需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指低通滤波器开始阻止高频信号通过的频率。

根据实际需求,我们选择了一个截止频率为1kHz的低通滤波器。

2. 选择滤波器类型在设计滤波器时,我们需要选择适当的滤波器类型。

常见的低通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

根据实验要求,我们选择了巴特沃斯滤波器,因为它具有平坦的频率响应和较小的幅度波动。

3. 计算滤波器参数根据所选的滤波器类型和截止频率,我们可以计算出滤波器的相关参数。

巴特沃斯滤波器的参数包括阶数和截止频率。

阶数决定了滤波器的陡峭程度,而截止频率决定了滤波器的截止特性。

通过计算和调整这些参数,我们可以得到所需的滤波器性能。

4. 搭建电路并测试根据计算得到的滤波器参数,我们搭建了一个RC低通滤波器电路。

该电路由一个电阻和一个电容组成,通过调整它们的数值可以实现不同的截止频率。

我们将输入信号连接到滤波器电路的输入端,然后将输出信号连接到示波器上进行观测。

实验结果经过实验测试,我们得到了滤波器的频率响应曲线。

在截止频率1kHz附近,滤波器的传递函数呈现出较小的幅度衰减和相位延迟。

随着频率的增加,滤波器的幅度衰减逐渐增加,相位延迟也逐渐增大。

这表明滤波器能够有效地滤除高频信号,保留低频信号。

讨论与分析在设计滤波器时,我们需要权衡滤波器的性能和复杂度。

较高的阶数可以实现更陡峭的滤波特性,但也会增加电路的复杂度和成本。

因此,我们需要根据实际需求选择适当的阶数和截止频率。

此外,滤波器的频率响应还受到电阻和电容的误差以及元件的非线性等因素的影响。

2024绝对的低通滤波器设计报告

2024绝对的低通滤波器设计报告

2024绝对的低通滤波器设计报告一、引言滤波器是信号处理中的重要部分,它用于对信号进行频率选择,将不需要的频率成分滤除,从而得到所需的信号。

在这篇报告中,我们将介绍2024年设计的一种绝对的低通滤波器。

二、设计原理低通滤波器的作用是只允许低频信号通过,滤除高频信号。

设计绝对的低通滤波器的关键是在截止频率以下能产生最小幅值误差。

在2024年,我们利用了数字滤波器设计的技术来实现这一目标。

在数字滤波器的设计中,我们首先将连续时间信号转换为离散时间信号,然后通过数字滤波器对其进行处理。

绝对的低通滤波器设计中,我们选择了一种叫做有限脉冲响应(FIR)滤波器的设计方法。

FIR滤波器的特点是其冲激响应是有限长度的,而且能够提供线性相位响应。

这些特性使得FIR滤波器非常适合绝对低通滤波器的设计。

三、设计步骤1.确定截止频率:根据设计要求,我们选择了一个合适数值作为截止频率。

在本次项目中,我们设计的低通滤波器的截止频率为1000Hz。

2.计算滤波器的长度:FIR滤波器的长度会影响滤波器的性能,包括截止频率下的幅值误差等。

为了得到绝对的低通滤波器,我们需要选择一个适当的滤波器长度。

经过实验和计算,我们得到了一个长度为64的滤波器。

3.设计滤波器的冲激响应:根据滤波器的长度和截止频率,我们使用数学方法设计了一个68点的冲激响应。

4.将冲激响应转换为滤波器的传递函数:利用傅里叶变换的性质,我们将冲激响应转换为频域的传递函数。

5.实现滤波器:将传递函数导入到一些软件或硬件平台,通过编程或硬件电路的方式,将低通滤波器实现。

四、结果与讨论通过上述设计步骤,我们成功地设计了一种绝对的低通滤波器。

下面是我们对滤波器性能进行的实验和测试。

1.幅值响应:我们输入了一个包含多个频率成分的信号,然后使用设计的滤波器进行滤波。

经过滤波后,我们测得滤波器在截止频率以下的频率范围内具有最小幅值误差。

这表明我们的滤波器设计达到了预期效果。

2.相位响应:通过测量滤波器对不同频率信号的相位延迟,我们发现滤波器具有线性相位响应,这对于一些应用而言非常重要。

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经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:2010.12.10目录第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3)1.1 理论分析 (3)1.2 电路组成 (4)1.3 一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1 正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2 三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3 方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2 电路组成 (22)2.3 二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1 正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2 三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3 方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1 结论 (39)3.2 误差分析 (40)第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1 RC低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为Xc无限大。

当输入频率增加时,Xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到Xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:因为在=时,Xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为:这些计算说明当Xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶RC电路multisim仿真电路原理图图3-一阶RC实物电路原理图电路参数:C=1.0μF R1=50Ω R2=50Ω R3=20Ω R4=20Ω R5=20Ω1.3一阶无源RC滤波器电路性能测试1.3.1 正弦信号仿真与实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图4 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图图5 f=100Hz时正弦信号实测波形图表1 f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图4的仿真波形与图5的实测电路波形和表1中的数据可知,输入频率为100Hz的正弦信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图6 f=1000Hz 时正弦信号仿真波形图图7 f=1000Hz 时正弦信号实测图表2 f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图6的仿真波形与图7的实测电路波形和表2中的数据可知,输入频率为1000Hz的正弦信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图8 f=10000Hz 时正弦信号仿真图图9 f=10000Hz 时正弦信号实测图表3 f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图8的仿真波形与图9的实测电路波形和表3中的数据可知,输入频率为10kHz的正弦信号时,由分压定理可知输入频率较大时只有极少一部分的输入电压通过电路到达输出端。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

综合以上三种不同频率的检测分析:随着输入频率增加,电容电抗减小,由于电阻不变,而电容电抗减小,根据分压定理,电容两端的电压(输出电压)将随之减小。

当输入频率增加到某一值时,电抗远小于电阻,输出电压与输入电压相比可忽略不计。

这时,电路基本上完全阻止了输入信号的输出。

2.2三角信号的仿真与实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同三角频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图10 f=100Hz 时三角信号仿真波形图图11 f=100Hz时三角信号实测波形图表4 f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图10的仿真波形与图11的实测电路波形和表4中的数据可知,输入频率为100Hz的三角信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图12 f=1000Hz 时三角信号仿真波形图图13 f=1000Hz 三角信号实测图表5 f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图12的仿真波形与图13的实测电路波形和表5中的数据可知,输入频率为1000Hz的三角信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

输入输出波形间有相位差,有衰减。

输出波形出现圆滑曲线由于电容充放电和滤波电路滤掉了一部分谐波造成的。

图14 f=10000Hz 时三角信号仿真波形图图15 f=10000Hz 三角信号实测图表6 f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图14的仿真波形与图15的实测电路波形和表6中的数据可知,输入频率为10kHz的三角信号时,由分压定理可知输入频率较大时只有极少一部分的输入电压通过电路到达输出端。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

根据以上三个电路的分析:随着输入频率增加,电容电抗减小,由于电阻不变,而电容电抗减小,根据分压定理,电容两端的电压(输出电压)将随之减小。

当输入频率增加到某一值时,电抗远小于电阻,输出电压与输入电压相比可忽略不计。

这时,电路基本上完全阻止了输入信号的输出。

3.3方波信号源仿真与实测对于一阶无源RC滤波器电路,我们用100Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同方波频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图14 f=100Hz 时方波信号仿真波形图图15 f=100Hz时方波信号实测波形图表7 f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图14的仿真波形与图15的实测电路波形和表7中的数据可知,输入频率为100Hz的方波信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图16 f=1000Hz 时方波信号仿真波形图图17 f=1000Hz 时方波信号实测图表8 f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图16的仿真波形与图17的实测电路波形和表2.3-2中的数据可知,输入频率为1000Hz的方波信号时,该信号能够通过,输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

图18 f=10000Hz 时方波信号仿真波形图图19 f=10000Hz 时方波信号实测图表9 f=10000Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:由图18的仿真波形与图19的实测电路波形和表9中的数据可知,输入频率为10kHz的方波信号时,由分压定理可知输入频率较大时只有极少一部分的输入电压通过电路到达输出端。

仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。

对以上三种不同频率的信号分析:方波信号发生畸变,是电容充放电的过程,电容两端的电压不能突变。

随着输入频率增加,电容电抗减小,由于电阻不变,而电容电抗减小,根据分压定理,电容两端的电压(输出电压)将随之减小。

当输入频率增加到某一值时,电抗远小于电阻,输出电压与输入电压相比可忽略不计。

这时,电路基本上完全阻止了输入信号的输出。

第二章二阶无源LC低通滤波器的构建2.1理论分析模拟的一阶滤波器带外衰减是20db/十倍频,而二阶则是40db/十倍频,阶数越高带外衰减越快。

可以粗略地认为阶数越高滤波效果越好,但有时可能需要折中考虑相移,稳定性等因素理想滤波器的特性难以实现,所以设计时我们大多采用按某个函数来设计,由于巴特沃斯型通带内响应最为平坦,衰减特性和相位特性都比较好,所以我们采用巴特沃斯型lc滤波器。

图20 LC低通滤波器基本原理图由于LC是二阶滤波器,所以我们不用电路中复杂的数学公式来计算,用归一化的方法来求。

归一化的方法如下:归一化LPF,是指特征阻抗为1Ω,且截止频率为1/(2)Hz的LPF,首先通过改变归一化LPF的原件参数值,得到一个截止频率从归一化截止频率1/(2)Hz变为待设计滤波器所要求截止频率而特征阻抗仍为归一化特征阻抗1Ω的过渡性滤波器;然后再通过改变这个过渡性滤波器的元件值,把归一化特征阻抗变为待设计的所要求的滤波器的特征阻抗的参数值。

M=Hz由于实验室器件的限制,电感最大能达到500uH所以取特征阻抗为2Ω的。

2.2电路组成图21二阶LC电路multisim仿真电路原理图图22实际电路图电路参数:C=100μf C=10uf C=2.2uf L=100ufL=47uf L=10uf L=5.6uf2.3二阶无源LC带通滤波电路性能测试2.3.1 正弦信号源仿真与实测对于二阶无源LC滤波器电路,我们用300Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图23 f=300Hz 时正弦信号仿真波形图图24 f=300Hz 时方波信号实测图表10 f=300Hz时实测结果与仿真数据对比表对300Hz的正弦信号分析可知:输出比输入幅值大是因为产生了部分谐振,仿真信号不平缓是因为电容的充放电过程。

但是实测时峰值没有产生仿真时那样明显的现象是因为电感中有电阻起到了限流分压的作用,达到了实验预期效果。

图25 f=1000Hz 时正弦信号仿真波形图图26 f=1000Hz 时正弦信号实测波形图表11 f=1000Hz时实测结果与仿真数据对比表对1000Hz的正弦信号分析可知:输出比输入幅值大是因为产生了部分谐振(很严重),仿真信号不平缓是因为电容的充放电过程。

但是实测时峰值没有产生仿真时那样明显的现象是因为电感中有电阻起到了限流分压的作用和电容的充放电过程,达到了实验预期效果。

图27 f=10000Hz 时正弦信号仿真波形图图28 f=10000Hz 时正弦信号实测波形图表12 f=300Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:有仿真波形图,实测波形图和数据表格的数据可知:出现非常高的峰值是因为出现谐振,其他峰值处出现的不平缓现象是因为电容的充放电。

但实测电路没有出现像仿真时的峰值是因为实际电路有电阻,寄生电容,寄生电感等影响。

随着输入信号频率的增大,输出信号的幅值逐渐变小,输出信号有明显的衰减现象,即达到了滤波作用。

2.3.2三角信号仿真与实测对于二阶无源LC滤波器电路,我们用300Hz、1000Hz、10000Hz 三种不同三角频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:图29 f=300Hz 时三角信号仿真波形图图30 f=300Hz 时三角信号实测波形图表13 f=300Hz时实测结果与仿真数据对比表分析:电路在300Hz时,输入和输出电压相差不大,实测时没有仿真时的不平缓现象是因为电容的充放电过程,但实测时输入信号不是标准的三角波形是因为电路中存在电感和电容,电容充电慢放电快,不能突变。

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