滤波器的频响特性测定实验
滤波器频率响应特性仿真实验
滤波器频率响应特性仿真实验滤波器频率响应特性仿真实验一、实验目的1、通过本次实验进一步学习应用软件Labview8.5的使用。
2、加深对滤波器概念及滤波器频率响应特性的认识与理解。
3、掌握点频法和扫频法测量滤波器频率响应特性的原理与方法。
二、实验仪器1、学生用微机一台。
2、Labview8.5软件。
三、实验内容1、学习Labview8.5编程软件,自行设计虚拟函数信号发生器,利用点频法进行实验,设计点频法实验程序并进行实验。
2、利用已设计的虚拟函数扫频信号源进行各种滤波器频响特性测试实验,并记录频率响应特性曲线。
3、有兴趣的同学可以思考并设计相位频率响应特性测试的仿真实验程序的设计并进行实验。
(选作)四、设计性实验报告1、要求有明确的设计性实验目的,原理和方法。
2、要有设计结果,即虚拟实验程序。
3、要对低通、高通、带通、带阻四种滤波器的频率响应特性进行实验验证并最终给出各自的频率响应特性曲线及截止频率。
4、对于点频法实验过程,必须列表记录输入信号频率变化(自己调节)过程中输入输出波形的幅度变化,可按下表进行记录,并根据数据记录画出特性曲线,标明截止频率,若是扫频源法则直接截图得到扶贫响应特性曲线即可。
5、根据实验过程以及实验现象写出实验小结或体会。
五、实验记录说明:1、选用正弦信号,它的幅值定为12、滤波器的阶数选10阶3、为方便计算输出幅值,我将输入幅值定为1,这样的话,输出幅值在数值是等于正峰值的。
4、在做实验的时候,依次将滤波器换为低通、高通、带通、带阻四种类型A、实验仪器的连接如下图:B、低通滤波器(截止频率50HZ)实验数值的记录:C、高通滤波器(截止频率100HZ) 实验数据记录D、带通滤波器(低截止频率80HZ,高截止频率130HZ)实验数据记录E、带阻滤波器(低截止频率80HZ,高截止频率130HZ)实验数据记录六、实验小结1,本实验比较细,做的时候要有耐心,在记录数据的时候,注意不要抄左了!2,在比较频率范围的时候,要选的恰到好处,不要太长,也不要太短,能够把滤波特性曲线描绘出来就行了。
设计滤波器实验报告
设计滤波器实验报告设计滤波器实验报告引言:滤波器是信号处理中常用的工具,它可以通过选择性地传递或抑制特定频率的信号,对信号进行滤波。
本实验旨在设计并实现一个滤波器,通过对不同类型的信号进行滤波,验证滤波器的性能和效果。
一、实验目的本实验的主要目的是:1. 了解滤波器的基本原理和分类;2. 掌握滤波器的设计方法和实现技巧;3. 验证滤波器的性能和效果。
二、实验原理滤波器根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
低通滤波器能够通过低频信号,抑制高频信号。
高通滤波器则相反,能够通过高频信号,抑制低频信号。
带通滤波器则能够通过一定范围内的频率信号,抑制其他频率信号。
带阻滤波器则相反,能够抑制一定范围内的频率信号,通过其他频率信号。
三、实验步骤1. 确定滤波器类型和频率响应特性;2. 根据所选滤波器类型和频率响应特性,设计滤波器的传递函数;3. 根据传递函数,计算滤波器的电路参数;4. 根据计算结果,搭建滤波器电路;5. 连接信号源和示波器,输入信号;6. 调节信号源的频率,并观察示波器上的输出信号;7. 对比输入信号和输出信号的频谱特性,验证滤波器的性能和效果。
四、实验结果与分析在实验中,我们设计了一个低通滤波器,频率响应特性为通过0-1 kHz的低频信号,抑制1 kHz以上的高频信号。
通过计算和搭建电路,我们成功实现了滤波器的设计。
在实验中,我们输入了不同频率的信号,并观察了输出信号的频谱特性。
结果显示,当输入信号的频率低于1 kHz时,输出信号基本保持不变;当输入信号的频率高于1 kHz时,输出信号的幅度逐渐减小,直至完全抑制。
通过对比输入信号和输出信号的频谱特性,我们可以清楚地看到滤波器对高频信号的抑制效果。
这表明我们设计的滤波器能够有效地滤除高频噪声,保留低频信号。
五、实验总结本实验通过设计滤波器并验证其性能,使我们更加深入地了解了滤波器的原理和应用。
通过实际操作,我们掌握了滤波器的设计方法和实现技巧。
实验五滤波器的频率特性测试
实验五 滤波器的频率特性测试一. 实验目的1. 了解无源和有源滤波器的类型、电路结构、工作原理和特性,比较其性能的不同点。
2. 通过对滤波器频率响应特性的测试,掌握对元件或系统做频率特性测试的方法。
二. 实验所需仪器及元器件THM-6模拟电路实验箱、直流稳压电源、双踪示波器、数字万用表、 信号发生器、交流毫伏表、运算放大器、电阻、电容、连接线。
三. 实验原理实验装置及仪器连接方法见图1所示,其中滤波器实验电路可根据实验内容的不同在THM-6模拟电路实验箱接插成不同的滤波器。
信号发生器输出幅值恒定、频率可调的正弦波电压作为滤波器的输入信号u i ,由交流毫伏表测量其幅值。
在每一给定频率下,从交流毫伏表读出输出电压u o ,从双踪示波器读出u o 滞后u i 的时间,由此可计算两者相位差。
直流稳压电源为有源滤波器的运算放大器提供±12V 电源。
图1 滤波器频率特性测试系统框图四.实验内容及步骤1.实验内容⑴ RC 无源一阶低通滤波器的频率特性测试电路如图2所示,如果负载电阻R L = ∞,其幅频特性和 相频特性分别为()A ω= ()()arctg Φωωτ=-式中,时间常数:RC τ=,截止频率:()12c f RC π=⑵ RC 有源一阶低通滤波器的频率特性测试电路如图3所示,其幅频特性和相频特性分别为()A ω= ()()arctg Φωωτ=-式中,时间常数:RC τ=, 11f K R R =+图3 有源滤波电路U o U R R =10k ΩR 1=10k ΩR f =10k ΩR L =1k ΩC= 0.05μ F 图2 无源滤波电路R =10k ΩR L =1k ΩC= 0.05μ F R L2.实验步骤两个实验对象虽然不同,但均为测试滤波器的幅频和相频特性,因此,实验方法及步骤相同。
⑴按图2在THM-6模拟电路实验箱上选择C元件和外接电阻R,用万用表测量R、C元件的实际值:C= ,R= ,计算截止频率f c= 。
滤波器频率响应特性仿真实验
实验九基于LabVIEW的滤波器频率响应特性仿真实验滤波器频率响应特性实验通常有点频法与扫频法两种。
点频法简单而易于实现,但数据记录与处理比较麻烦,通常是列表进行数据记录,再根据列表数据粗略绘制幅频响应特性曲线。
扫频法直接输入扫频正弦波信号,可以更加直观的观察到滤波输出信号随输入信号频率变化而变化的连续过程。
但是在实验箱上要得到扫频正弦信号源比较困难,通常是利用单片机低频锯齿波信号对函数信号发生器产生的正弦信号进行频率控制而实现扫频。
电路原理复杂、设备成本高,而且必须分段扫频,调节过程复杂,输出信号幅度难以控制。
基于LabVIEW的滤波器频率响应特性仿真实验能很好的解决扫频信号源的问题,实现扫频法测量滤波器的频率响应特性,同时该仿真实验同样可以实现点频法测量频向特性。
一、实验目的1、通过基于LabVIEW的滤波器频率响应特性仿真实验,进一步学习和掌握LabVIEW软件的使用与编程方法与技巧。
2、学习扫虚拟频信号源的设计。
2、学会扫频法测量滤波器的频率响应特性。
4、通过实验,进一步区分不同滤波器的滤波原理。
二、实验原理1、滤波器基本原理参见实验八的实验原理之图5-31、5-32。
2、滤波器频率响应特性仿真实验程序设计基本原理滤波器皮褛响应特性测试实验通常有点频法与扫频法两种方法,采用基于LabVIEW的仿真实验既可以采用点频法,也可以采用扫频法。
点频法使用普通的频率与幅度可调的虚拟正弦波信号源,扫频法则设计专用虚拟扫频信号源作为实验的输入信号。
点频法与扫频法仿真实验程序设计的原理框图分别如图5-35和图5-36所示:图5-35 点频法仿真实验程序设计原理框图图5-36 扫频法仿真实验程序设计原理框图点频法仿真实验程序原理框图如图5-35所示,实验程序中滤波器可以任意更换,比如换做低通、高通、带通、带阻等等。
正弦波信号发生器的的幅度与频率可调,增加实验时的灵活性。
同时频率可调也正是点频法实验必须的条件。
无源和有源滤波器实验报告
无源和有源滤波器实验报告无源和有源滤波器实验报告引言:滤波器是电子电路中常见的一个组件,它可以对信号进行处理,使得输出信号满足特定的频率响应要求。
根据电路中是否引入能量源,滤波器可以分为无源滤波器和有源滤波器两种类型。
本实验旨在通过搭建无源和有源滤波器电路,并对其进行测试和比较,以了解它们的工作原理和特性。
实验一:无源滤波器1.1 实验目的通过搭建无源滤波器电路,观察和分析其频率响应特性。
1.2 实验原理无源滤波器是指不引入能量源的滤波器,它主要由电感和电容组成。
在本实验中,我们将使用RC滤波器作为无源滤波器的代表。
RC滤波器由一个电阻和一个电容串联而成,通过改变电阻和电容的数值可以调节滤波器的截止频率。
1.3 实验步骤1)根据实验要求,选择合适的电阻和电容数值。
2)按照电路图搭建无源滤波器电路。
3)连接信号发生器和示波器,设置信号发生器输出正弦波信号。
4)逐渐调节信号发生器的频率,观察示波器上输出信号的振幅变化。
5)记录不同频率下的输出振幅,并绘制频率-振幅曲线。
1.4 实验结果与分析通过实验我们得到了频率-振幅曲线,可以看出在截止频率以下,输出信号的振幅基本保持不变,而在截止频率以上,输出信号的振幅逐渐减小。
这是因为在截止频率以下,电容对低频信号的阻抗较大,起到了滤波的作用;而在截止频率以上,电容对高频信号的阻抗较小,导致信号通过电容而无法被滤波。
实验二:有源滤波器2.1 实验目的通过搭建有源滤波器电路,观察和分析其频率响应特性。
2.2 实验原理有源滤波器是指引入能量源的滤波器,它可以通过放大器等有源元件来增强滤波效果。
在本实验中,我们将使用激励放大器和RC滤波器组成有源滤波器。
2.3 实验步骤1)根据实验要求,选择合适的电阻、电容和放大器数值。
2)按照电路图搭建有源滤波器电路。
3)连接信号发生器、放大器和示波器,设置信号发生器输出正弦波信号。
4)逐渐调节信号发生器的频率,观察示波器上输出信号的振幅变化。
实验一滤波器幅频特性的测试
实验一1-1 滤波器幅频特性的测试一。
实验目的1。
了解无源和有源滤波器的工作原理及应用. 2。
掌握滤波器幅频特性的测试方法。
二.实验原理滤波器是一种选频装置,可以使某给定频率范围内的信号通过而对该频率范围以外的信号极大地衰减.1。
RC 无源低通滤波器RC无源低通滤波器原理如图1—1RC 低通滤波器,它的电路简单,抗干扰性强,有较好的低频性能,构成的组件是标准电阻、电容,容易实现。
其传递函数为=)(s H 11)()(+=s s u s u i oτ(1-1) 式中:τ=R C。
低通滤波器频率特性为ωτωj j H +=11)((1—2)图1-1 RC 低通滤波器其幅频特性)(ωA 为2)(11)(ωτω+=A (1-3)低通滤波器的截止频率为ﻩRCf c π21=(1-4)ﻩ图1-2 一阶有源低通滤波器 2。
RC 有源低通滤波器R C有源低通滤波器原理如图1—2R C1)()()(+==s Ks u s u s H i o τ(1-5) 式中:11R R K F+=(R1、R F参数可参考图1-2,也可自选). 频率特性为ωτωj Kj H +=1)((1-6)式(1—5)与式(1—1)相似,只是增益不同。
3。
幅频特性的测试x(t )=x 0s in ωt ,在其输出达到稳态后测量输出和输入的幅值比.这样可得到该R输入信号频率ω下滤波器的传输特性。
逐次改变输入信号的频率,即可得到幅频特性曲线.三.实验仪器和设备1.低频信号发生器一台2.毫伏表一台3.直流稳压电源一台4。
RC无源滤波器接线板一块5。
有源低通滤波器线路板一块四。
实验步骤1.将RC滤波器接线板低通滤波器部分的RRC低通滤波器输入端,双路毫伏表中的一路接低通滤波器的输入端,另一路接输出端。
2.由信号发生器输出一定幅度的正弦信号电压.先检查低频信号发生器幅值调节旋钮,使之在最小(逆时针旋转到底)位置,输出信号频率调到20Hz,然后逐渐调大信号电压使监测毫伏表指示约1伏,记下滤波器输入和输出的信号电压值。
滤波器的幅度响应与频率特性分析
滤波器的幅度响应与频率特性分析滤波器是一种能够通过选择特定频率的信号而抑制或放大其他频率信号的设备。
在电子工程和信号处理领域中,滤波器被广泛应用于各种系统和设备中。
滤波器的幅度响应与频率特性是评估其性能和使用的重要方面。
本文将探讨滤波器的幅度响应与频率特性分析的相关概念和方法。
一、滤波器的幅度响应在理想条件下,滤波器的幅度响应是指其输出信号幅度与输入信号幅度的变化关系。
一般情况下,滤波器对不同频率的信号会产生不同的响应,即幅度响应会随着频率的变化而发生变化。
通过分析滤波器的幅度响应,我们可以了解滤波器对信号的衰减、放大或保持不变的能力。
滤波器的幅度响应可以通过多种方式进行描述,常见的方法包括频率响应曲线图、幅度响应函数以及通带增益和阻带衰减等。
频率响应曲线图是一种以滤波器的输入信号频率为横轴,滤波器的输出信号幅度为纵轴的图形表达方式。
该曲线图可以直观地展示不同频率下滤波器的响应情况。
二、滤波器的频率特性滤波器的频率特性是指滤波器在不同频率下的性能表现。
频率特性包括通带、阻带和过渡带三个方面。
1. 通带:通带是指滤波器工作的有效频率范围。
在通带内的信号将会被滤波器传递,并且幅度可能会有所变化。
通带的上下限分别为截止频率,通常用频率单位来表示。
2. 阻带:阻带是指滤波器在某些频率范围内对信号的衰减效果。
在阻带中的信号将会被滤波器抑制或衰减到较小的幅度,甚至被完全消除。
3. 过渡带:过渡带是指通带和阻带之间的频率范围。
在过渡带中,滤波器的幅度响应会从通带的变化逐渐过渡到阻带的变化。
滤波器的频率特性对于滤波器的设计与应用具有重要意义。
根据实际需求,可以通过调整滤波器的通带、阻带和过渡带等参数来实现相应的频率选择和衰减效果。
三、幅度响应与频率特性分析方法为了准确分析滤波器的幅度响应与频率特性,需要使用一些专门的方法和技术。
以下是一些常用的幅度响应与频率特性分析方法:1. 频率响应测量:通过输入不同频率的信号到滤波器中,测量输出信号的幅度,并绘制频率响应曲线图。
实验一:用频谱分析仪测量滤波器的特性参数
实验一用频谱分析仪测量滤波器的特性参数1、实验设置的意义广义而言,凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
狭义而言,射频滤波器是用来分离不同频率RF信号的一种器件。
它的主要作用是抑制不需要的信号,使其不能通过滤波器,而只让需要的信号通过。
实际上很多射频元件都具有一定的频率响应特性,都可以用滤波器的理论进行分析。
利用频谱分析仪测试时,可以不用考虑滤波器的内部结构,而将它看作一个二端口网络来测试它的各个性能。
显然这种方法不但特别方便、准确,而且也能用于其它具有一定的频率响应特性的射频元件和网络。
通过这种具有普遍性的实验方法的学习和实践,可把书本的理论知识与工程实际相结合,加深对理论知识的理解,对培养实践动手能力、观察发现问题和解决问题的能力以及培养学生工程研究能力具有一定的现实意义。
2实验目的2.1、学会作用频谱仪2.2、了解不同类型的滤波器和它的频谱特性。
2.3、掌握滤波器测试的原理。
2.4、学会使用频谱仪来完成滤波器的测试。
2.5、学会使用频谱仪的测试结果提取滤波器主要参数。
3、实验原理滤波器按频率通带范围分类可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别,而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器,因为它有周期性的通带和阻带。
如果按滤波器在射频系统中的用途分类,主要有发射滤波器、接收滤波器和带阻滤波器等。
发射滤波器主要用于对发射部分所生成的带外噪声进行限制。
放大器和(或)发射系统所生成的宽带噪声如果未得到抑制,经常会对接收系统造成干扰或致使其灵敏度降低。
另外,发射噪声可能会干扰同址系统或在发射系统的直接路径(视距)中的其他系统的其他业务。
发射滤波器(不包括连接器、电缆或相关的路径内损耗)的插入损耗直接对天线处的射频总功率构成影响。
因此,发射滤波器插入损耗对天线处能够得到的辐射射频功率极其重要。
因为发射滤波器的插入损耗直接影响天线处的射频功率,也就直接影响发射系统的效率。
对于很高功率的系统,较高的发射滤波器损耗会转化为相当高的能量消耗。
信号与系统实验八 模拟滤波器频率特性测试
南昌大学实验报告学生姓名:周倩文学号:6301712010 班级:通信121班实验类型:■验证□综合□设计□创新实验日期:4月30号实验成绩:实验八模拟滤波器频率特性测试一、实验目的1、掌握低通无源滤波器的设计;2、学会将无源低通滤波器向带通、高通滤波器的转换;3、了解常用有源低通滤波器、高通滤器、带通滤波器、带阻滤波器的结构与特性;二、预备知识1、学习“模拟滤波器的逼近”;2、系统函数的展开方法;3、低通滤波器的结构与转换方法;三、实验原理模拟滤波器根据其通带的特征可分为:(1)低通滤波器:允许低频信号通过,将高频信号衰减;(2)高通滤波器:允许高频信号通过,将低频信号衰减;(3)带通滤波器:允许一定频带范围内的信号通过,将此频带外的信号衰减;(4)带阻滤波器:阻止某一频带范围内的信号通过,而允许此频带以外的信号衰减;各种滤波器的频响特性图:图2一1低通滤波器图2一2高通滤波器图2一3带通滤波器 图2一4带阻滤波器在这四类滤波器中,又以低通滤波器最为典型,其它几种类型的滤波器均可从它转化而来。
1、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统的稳态响应随激励信号频率w 变化的情况。
用矢量形式表示:()()()j H j H j e φωωω=其中:|H(j ω)|为幅频特性,表示输出信号与输入信号的幅度比随输入信号频率的变化关系;φ(ω)为相频特性,表示输出信号与输入信号的相位差随输入信号频率的变化关系。
2、H(j ω)可根据系统函数H(s)求得:H(j ω)= H(s)︱s=j ω因此,对于给定的电路可根椐S 域模型先求出系统函数H(s),再求H(j ω),然后讨论系统的频响特性。
3、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性,幅频特性的测试采用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅度,然后用描图法描出幅频特性曲线;相频特性的测量方法亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与输入信号的延时τ,根椐下面的公式推算出相位差()2Tτφωπ= 当响应超前激励时()φω正,当响应落后激励时()φω为负。
lc滤波器实验报告
lc滤波器实验报告LC滤波器实验报告引言:LC滤波器是一种常用的电子滤波器,它由电感和电容组成。
在电子电路中,滤波器的作用是通过滤除或选择特定频率的信号来实现信号处理。
本实验旨在通过搭建LC滤波器电路,探究其频率特性和滤波效果。
实验目的:1. 掌握LC滤波器的基本原理和工作机制;2. 理解并验证LC滤波器的频率特性;3. 分析LC滤波器的滤波效果。
实验器材:1. 信号发生器;2. 电感;3. 电容;4. 电阻;5. 示波器;6. 万用表。
实验步骤:1. 搭建LC滤波器电路,将信号发生器的输出连接到滤波器的输入端,滤波器的输出端连接到示波器;2. 调节信号发生器的频率,观察示波器上输出信号的变化;3. 测量并记录不同频率下的输入和输出电压,并计算增益;4. 更换不同数值的电感和电容,重复步骤2和步骤3;5. 分析实验数据,总结LC滤波器的频率特性和滤波效果。
实验结果与分析:在实验过程中,我们记录了不同频率下的输入和输出电压,并计算了增益。
通过观察示波器上的波形,我们发现当输入信号的频率与LC滤波器的共振频率相近时,输出信号的幅值最大。
这是因为在共振频率附近,电感和电容的阻抗相互抵消,形成了一个共振回路,使得输出信号增强。
随着输入信号频率的增加或减小,输出信号的幅值逐渐减小。
这是因为在非共振频率下,电感和电容的阻抗不再相互抵消,导致输出信号被滤波器削弱。
通过计算增益,我们可以进一步了解LC滤波器的频率特性。
增益是输出电压与输入电压的比值,通常以分贝(dB)为单位。
实验数据显示,当频率接近共振频率时,增益达到最大值。
而在远离共振频率的区域,增益逐渐减小。
我们还对不同数值的电感和电容进行了实验。
结果显示,电感和电容的数值对滤波器的频率特性和滤波效果有着明显的影响。
较大的电感和电容数值会导致共振频率降低,增益下降的速度变慢,滤波效果更加明显。
结论:通过本次实验,我们深入了解了LC滤波器的工作原理和频率特性。
实验指导书3-信号线滤波器时频域滤波特性测试分析
信号线滤波器时频域滤波特性测试分析实验指导书一、实验目的首先从原理上掌握信号线滤波器的网络特性响应,其次了解信号源、示波器、频谱仪和网络分析仪等实验仪器的工作原理,并熟练掌握仪器的基本操作流程,通过示波器观察方波信号经过网线滤波器和RS232总线滤波器后的波形变化特征,并通过频谱仪观察接入滤波器前后,方波频谱的变化特点。
二、实验原理信号源图1时域测试原理图信号源Ω图2 频域测试原理图三、实验仪器1.信号源2.频谱分析仪3.示波器4.滤波器插入损耗测试夹具5.测试电缆及附件6.被测滤波器样件四、实验内容及操作步骤(一)时域滤波特性测试通过信号源发出重复频率F,幅值为A,占空比50%的方波信号,通过示波器观察接入滤波器前后的波形特征,并记录波形上升沿时间,分析产生变化的原因。
(二)频域滤波特性测试通过信号源发出重复频率F,幅值为A,占空比50%的方波信号,通过频谱仪观察接入滤波器前后方波信号的频谱特征,保存频谱曲线图,记录各谐波分量的幅值,并计算其插入损耗。
五、实验结果处理六、实验结果分析1、方波信号频谱有何特征?2、方波信号经过滤波器后其波形有什么变化?结合频域分析结果根据傅里叶变换分析产生变化的原因。
七、实验报告要求实验报告必须包含以下几部分内容:(本指导书仅供参考,实验报告要求实验原理、内容以及实验步骤要更加详细完整)(一)实验目的(二)实验原理(三)实验测试系统的构成——包括仪器型号以及功能、滤波器型号等(四)实验详细步骤(包括仪器具体的操作以及实验中应该注意的操作问题)(五)实验数据的处理(绘制插入损耗曲线图)(六)实验结果分析(问题回答)(七)实验感想体会。
实验五 带通滤波器(有源无源)
7实验五 带通滤波器(有源、无源)一、实验目的1、熟悉带通滤波器构成及其特性。
2、学会测量带通滤波器幅频特性的方法。
二、实验原理说明滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制(或大为衰减)无用频率信号的电子装置。
工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。
这里主要是讨论模拟滤波器。
以往这种滤波电路主要采用无源元件R 、L 和C 组成,60年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R 、C 组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出阻抗又低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但是,集成运放的带宽有限,所以目前有源滤波电路的工作频率难以做得很高,这是它的不足之处。
2.1基本概念及初步定义滤波电路的一般结构如2—1所示。
图中的V i (t)表示输入信号,V 0(t )为输出信号。
假设滤波器是一个线形时不变网络,则在复频域内其传递函数(系统函数)为A (s )=)()(0s V s V i式中A (s )是滤波电路的电压传递函数,一般为复数。
对于频率来说(s=j ω)则有A (j ω)=│A (j ω)│ej φ(ω)(2-1)这里│A (j ω)│为传递函数的模,φ(ω)为其相位角。
此外,在滤波电路中关心的另一个量是时延τ(ω),它定义为τ(ω)=- (2-2)通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性,欲使信号通过滤波器的失真很小,则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ(ω)作线性变化,即时延响应τ(ω)为常数时,输出信号才可能避免失真。
2.2滤波电路的分类对于幅频响应,通常把能够通过的信号频率范围定义为通带,而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减(│A (j ω)│=0)。
通常通带和阻带的相互位置不同,滤波电路通常可分为以V i 图2-1 滤波电路的一般结构 )()(s d d ωωϕ实验二滤波器(有源、无源)下几类:低通滤波电路其幅频响应如图3-2a所示,图中A0表示低频增益│A│增益的幅值。
滤波器幅频特性的测试
实验一1-1 滤波器幅频特性的测试一.实验目的1.了解无源和有源滤波器的工作原理及应用。
2.掌握滤波器幅频特性的测试方法。
二.实验原理滤波器是一种选频装置,可以使某给定频率范围内的信号通过而对该频率范围以外的信号极大地衰减。
1.RC 无源低通滤波器RC 无源低通滤波器原理如图1-1所示。
这种滤波器是典型的一阶R C 低通滤波器,它的电路简单,抗干扰性强,有较好的低频性能,构成的组件是标准电阻、电容,容易实现。
其传递函数为=)(s H 11)()(+=s s u s u i oτ (1-1) 式中:τ=RC 。
低通滤波器频率特性为 ωτωj j H +=11)( (1-2) 图1-1RC 低通滤波器其幅频特性)(ωA 为 2)(11)(ωτω+=A (1-3)低通滤波器的截止频率为RCf c π21=(1-4) 图1-2 一阶有源低通滤波器2.RC 有源低通滤波器RC 有源低通滤波器原理如图1-2所示。
它是将一阶R C 低通滤波网络接入运算放大器输入端构成的。
运算放大器在这里起隔离负载影响、提高增益和带负载能力的作用。
有源低通滤波器的传递函数为1)()()(+==s Ks u s u s H i o τ (1-5) 式中:11R R K F+=(R 1、RF 参数可参考图1-2,也可自选)。
频率特性为ωτωj Kj H +=1)( (1-6)R式(1-5)与式(1-1)相似,只是增益不同。
3.幅频特性的测试本实验是对以上两种低通滤波器进行幅频特性测试。
滤波器的幅频特性采用稳态正弦激励试验的办法求得。
对滤波器输入正弦信号x(t)=x0sinωt,在其输出达到稳态后测量输出和输入的幅值比。
这样可得到该输入信号频率ω下滤波器的传输特性。
逐次改变输入信号的频率,即可得到幅频特性曲线。
滤波器的频响特性测定
滤波器的频响特性测定一、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网络函数的方法。
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:BW=(0~ωc)=2π(0~fc)。
高通滤波器的通频带为:BW=(ωc~∞)=2π(fc~∞)。
带通滤波器的通频带为:BW=ωh-ωl=2π(fh-fl)。
带阻滤波器的通频带为:BW=2π(0~fl)∪2π(fl~∞)。
(d)无源带阻(e)有源低通(f)有源高通(g)有源带通(h)有源带阻2.点频法测定低通滤波器频响特性试验数据表f/Hz 8 102.68 5921 9155 12038 18452 U1/V 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 U2/V 2.8 2.4 2.4 2.0 1.8 1.4。
滤波器幅频特性的测试
济南大学实验报告实验科目:滤波器幅频特性的测试 成绩:一、 实验目的1、了解滤波器的工作原理及应用2、掌握滤波器幅频特性的测试方法 二、 实验原理滤波器是一种选频装置,可以使某给定频率范围内的信号通过而对该频率范围以外的信号极大地衰减。
1.RC 无源低通滤波器RC 无源低通滤波器原理如图3-1所示。
这种滤波器是典型的一阶RC 低通滤波器,它的电路简单,抗干扰性强,有较好的低频性能,构成的组件是标准电阻、电容,容易实现。
其传递函数为=)(s H 11)()(+=s s u s u i o τ式中:τ=RC 。
低通滤波器频率特性为ωτωj j H +=11)(其幅频特性)(ωA 为2)(11)(ωτω+=A低通滤波器的截止频率为RC f c π21=2.RC 有源低通滤波器RC 有源低通滤波器原理如图3-2所示。
它是将一阶RC 低通滤波网络接入运算放大器输入端构成的。
运算放大器在这里起隔离负载影响、提高增益和带负载能力的作用。
有源低通滤波器的传递函数为 1)()()(+==s Ks u s u s H i o τ 式中:11R RK F+=(R1、RF 参数可参考图3-2,也可自选)。
频率特性为ωτωj Kj H +=1)(3.幅频特性的测试本实验要求测试RC 无源低通滤波器的幅频特性:了解RC 有源低通滤波器幅频特性的测试方法。
滤波器的幅频特性采用稳态正弦激励试验的方法求得。
对滤波器输入正弦信号 X(t)=x 0sin ωt,在其输出达到稳态后测量输出和输入信号的幅值比。
这样可得到该输入信号频率ω下滤波器的传输特性。
逐次改变输入信号的频率,即可得到幅频特性曲线。
三、 实验仪器和设备1、函数信号发生器 一台2、毫伏表 一台3、直流稳压电源 一台4、RC 无源滤波器接线板 一块5、有源低通滤波器线路板 一块 四、 实验步骤1.将RC 滤波器接线板低通滤波器部分的R 值调到98Ω。
将函数信号发生器输出端接入RC 低通滤波器输入端,双路毫伏表中的一路接低通滤波器的输入端,另一路接输出端。
电磁场与微波测量实验3.3.4滤波器的特性及其测量
北京邮电大学电磁场与微波测量实验3.3.4 滤波器的特性及其测量学院:电子工程学院班级:2011211207组员:执笔:目录1实验步骤 (3)2带通滤波器的幅频特性曲线 (3)3.实验数据 (4)4.数据分析 (4)5.实验总结 (4)传输特性测量1实验步骤(1)按下图所示链接测试系统(2)设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号(如880MHz、-20dBm)(3)将输入和输出电缆短接。
用频谱分析仪测量并记录滤波器的输入信号电平(4)接入被测滤波器。
设置频率分析仪的中心频率为滤波器的标称中心频率(如880MHz),扫描带宽大于滤波器的标称带宽(如80MHz),适当调整参考电平使频谱图显示在合适位置。
(5)按照一定的步进(如1MHz),用手动旋钮(或自动扫频)在指定的频率范围内(如840~920MHz)调整微波信号发生器的输出频率,在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适(保证频谱分析仪可以显示全部通带和一定的阻带),根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描带宽。
(6)设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能(Trace→Trace Type→Max Hold)(7)按照一定的步进(如0.1MHz),用手动旋钮在指定的频率范围内(根据调整后的扫描频带确定)调整微波信号发生器的输出频率,在频谱分析仪上显示出滤波器的幅频特性曲线。
(8)根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线,测量并计算滤波器的中心频率、3dB 带宽、插入损耗、带内波动、裙带带宽、带外抑制度等指标,记录测试数据。
(9)将滤波器的输入和输出端口互换,重复以上测量。
观察幅频特性曲线的变化并进行分析。
2带通滤波器的幅频特性曲线3实验数据4数据分析从表格中的数据可以看出,端口交换前后3dB带宽、插入损耗、裙带带宽以及带外抑制度都有微小变化,带内波动也受到影响,但总体来说端口交换对带通滤波器的幅频特性影响较小。
5实验总结该实验只要求我们做滤波器的传输特性测量实验,通过该实验,我们对滤波器的传输特性有了形象的了解。
有源滤波器实验报告
实验七集成运算放大器的基本应用(H)—有源滤波器一、实验目的1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。
2、学会测量有源滤波器的幅频特性。
二、实验原理图7 —1四种滤波电路的幅频特性示意图由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器,其功能是让一定频率范围内的信号通过,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面,但因受运算放大器频带限制,这类滤波器主要用于低频范围。
根据对频率范围的选择不同,可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器,它们的幅频特性如图7 —1所示。
具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的,只能用实际的幅频特性去逼近理想的。
一般来说,滤波器的幅频特性越好,其相频特性越差,反之亦然。
滤波器的阶数越高,幅频特性(a)低通(C)带通(d)带阻衰减的速率越快,但RC网络的节数越多,元件参数计算越繁琐,电路调试越困难。
任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。
1、低通滤波器(LPF)低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。
如图7 —2 (a)所示,为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成,其中第一级电容C接至输出端,弓I入适量的正反馈,以改善幅频特性。
图7—2 ( b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线。
图7 —2二阶低通滤波器电路性能参数R fA UP=^- 二阶低通滤波器的通带增益R I截止频率,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
状。
2、高通滤波器(HPF与低通滤波器相反,高通滤波器用来通过高频信号,衰减或抑制低频信号。
只要将图7—2低通滤波电路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,如图7 —3(a)所示。
高通滤波器性能与低通滤波器相反,其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系,仿照LPH分析方法,不难求得HPF的幅频特性。
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告实验报告:有源滤波器引言:有源滤波器是一种常用的电子电路,用于对信号进行滤波和增强。
通过引入放大器元件,有源滤波器能够实现更高的增益和更好的频率选择性。
本实验旨在通过搭建有源滤波器电路,研究其滤波特性和频率响应。
实验目的:1. 了解有源滤波器的工作原理和基本结构。
2. 掌握有源滤波器的电路搭建方法和调试技巧。
3. 分析和验证有源滤波器的滤波特性和频率响应。
实验器材:1. 函数发生器2. 电压放大器3. 直流电源4. 频谱仪5. 示波器6. 电阻、电容等元件7. 连接线等实验辅助器材实验步骤:1. 搭建有源低通滤波器电路。
2. 调整电路参数,如电阻和电容值,以实现所需的滤波特性。
3. 连接函数发生器和频谱仪,分别输入信号和输出信号。
4. 使用函数发生器产生不同频率的正弦波信号,记录频谱仪的输出结果。
5. 分析频谱仪输出结果,验证有源滤波器的滤波特性和频率响应。
实验结果:通过实验,我们得到了有源滤波器的频率响应曲线。
该曲线显示了滤波器在不同频率下的增益和幅频特性。
我们可以观察到滤波器对不同频率的信号有不同的响应,从而实现了信号的滤波和增强。
讨论与分析:在实验过程中,我们发现有源滤波器的电路参数对滤波特性有重要影响。
例如,改变电阻和电容的数值可以改变滤波器的截止频率和增益。
通过调整这些参数,我们可以根据实际需求设计不同类型的有源滤波器。
此外,我们还观察到有源滤波器对输入信号的相位有一定的影响。
在某些频率下,滤波器会引入相位延迟或相位差。
这是由于滤波器的频率选择性导致的,需要在实际应用中进行相应的补偿。
结论:有源滤波器是一种常用的电子电路,能够对信号进行滤波和增强。
通过实验,我们了解了有源滤波器的工作原理和基本结构,掌握了电路搭建和调试技巧。
通过分析实验结果,我们验证了有源滤波器的滤波特性和频率响应。
这些知识和技能对于电子工程师和通信工程师具有重要意义,可应用于各种电子设备和通信系统中。
实验四 滤波器特性实验
滤波器特性实验一 实验目的1 了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性;2 对比并研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性; 二 原理说明1.滤波器的作用是对输入信号的频率具有选择性。
滤波器的种类很多,但总的来说,可分为两大类,即经典滤波器和现代滤波器。
经典滤波器可分为四种,即低通(LP )、高通(HP )、带通(BF )、带阻(BS )滤波器。
图1-1分别给出了四种滤波器的理想幅频响应。
图1-1 四种滤波器的理想幅频特性2 滤波器可认为是一个二端网络,可用图1-2的模型来描述。
其幅频特性和相频特性可由下式反映: . .H (j ω) =U2/U1=A(ω)∠θ(ω)H (j ω)为网络函数,又称为传递函数。
三 仪器设备: 1信号与系统实验箱 2 交流电压表 3 双踪示波器(b )高通滤波器(c) 带通滤波器(a) 低通滤波器0 fc f(d) 带阻滤波器0 fcl f0 fch f图1-2 滤波器四实验步骤及内容1 用实验导线按图1-3构造滤波器:(a) 无源低通滤波器 (b) 有源低通滤波器(c) 无源高通滤波器 (d) 有源高通滤波器(e) 无源带通滤波器 (f) 有源带通滤波器(g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器图1-3 各种滤波器的实验电路图2 测试各无源和有源滤波器的幅频特性:例1:测试RC无源低通滤波器的幅频特性。
实验电路如图1-3(a)所示。
实验时,打开函数信号发生器,使其输出幅度为1V的正弦信号,将此信号加到滤波器的输入端,在保持正弦信号输出幅度不变的情况下,逐渐改变其频率,用交流电压表测量滤波器输出端的电压U2。
每当改变信号源频率时,都必须观测一下U1是否保持稳定1V,数据如有改变应及时调整,将测量数据记入下表。
例2:测试RC有源低通滤波器的幅频特性。
实验电路如图1-3(b)所示。
放大系数K=1。
实验时,打开函数信号发生器,使其输出幅度为1V的正弦信号,将此信号加到滤波器的输入端,在保持正弦信号输出幅度不变的情况下,逐渐改变其频率,用交流电压表测量滤波器输出端的电压U2。
滤波器的频率响应和幅频特性分析
滤波器的频率响应和幅频特性分析滤波器是一种电子设备,广泛应用于信号处理、通信系统和音频设备等领域。
它可以根据频率的不同,将输入信号中的特定频段通过,而抑制其他频段的信号。
滤波器的频率响应和幅频特性是评估其性能的重要指标。
本文将对滤波器的频率响应和幅频特性进行详细分析。
一、滤波器的频率响应滤波器的频率响应是指滤波器对不同频率信号的响应程度。
频率响应通常用幅度响应和相位响应来表示。
1. 幅度响应幅度响应表示滤波器对不同频率信号的衰减或增益程度。
一般来说,滤波器在通带内的幅度响应应该尽量保持平坦,即对各个频率的信号均衡地衰减或增益。
而在阻带内,滤波器应该有较高的衰减能力,使该频率范围内的信号被有效抑制。
幅度响应可以用增益曲线或幅度频率特性曲线来表示,通常以对数坐标形式呈现。
2. 相位响应相位响应描述滤波器对不同频率信号的相位延迟。
不同频率信号在滤波器中传输时,会因为电路元件的特性而存在不同的延迟。
相位响应的平坦度是滤波器性能的重要指标之一,应尽量保持线性。
二、滤波器的幅频特性滤波器的幅频特性描述了滤波器对信号幅度的衰减或增益关系。
常见的幅频特性包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
1. 低通滤波器低通滤波器能够通过低频信号,而将高频信号衰减。
在幅频特性曲线上,低通滤波器的通带是从直流到截止频率,通常以增益值为0dB作为参考。
截止频率是指滤波器在该频率处的幅值衰减到-3dB的位置。
2. 高通滤波器高通滤波器能够通过高频信号,而将低频信号衰减。
在幅频特性曲线上,高通滤波器的通带是从截止频率开始,直到无穷大频率。
截止频率处的增益值通常为0dB。
3. 带通滤波器带通滤波器能够通过某个频率范围内的信号,而将其他频率的信号衰减。
在幅频特性曲线上,带通滤波器的通带是两个截止频率之间的频率范围。
通带内的增益应尽量保持平坦。
4. 带阻滤波器带阻滤波器能够衰减某个频率范围内的信号,而通过其他频率的信号。
在幅频特性曲线上,带阻滤波器的阻带是两个截止频率之间的频率范围。
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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。
3.实验过程中所拍的图形不规则,因此会导致实验结果不正确。
4.实验所画的图形与实际的图形有很大的不同,是由于原始数据存在问题,并且在画图时有人为地添加点进去。