实验十六低通滤波器

实验十六低通滤波器

一、实验目的

1 •学习滤波器的幅频特性的测试方法。

2•比较RC 无源低通滤波器和有源低通滤波器的幅频特性。 、原理

滤波器是一种双口网络， 它能使指定频段的信号通过, 用在信息的处理和干扰的抑制等方面。无源滤波器可以用 使滤波器特性得到改善， 将无源滤波器与运算放大器组合, 它工作的频率范围来命名，最基本的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器

等。本实验仅研究低通滤波器。

图 16-1

图16-1所示为一个无源低通滤波器，它的增益或转移电压函数为

1

2

1

— j 3—

0 0

低通滤波器的幅频特性如图 16-2所示，图中实线为理想低通滤器的幅频特性，虚线为

实际低通滤波器的幅频特性。

图16-3所示为一个二阶有源低通滤波器。它的增益或转移电压函数 K(j )可用节点法

求得。对节点A

抑制或滤掉其它频段的信号，常 R 、L 、C 等无源元件构成。为了 构成有源滤波器。滤波器通常从

K(j )

V _________ 1 _________ V 1 3j RC ( RC)2 (16-1)

RC

其幅频特性为

K( ) K(j

)V o

1

V

s

(1

2

R 2C 2) (3 RC)2

1

(1

2

2

)2 9(—)2

0 0

(16-2)

CV

V A 0

(16-3)

F12

1

式中 0

——称为截止角频率。 R

比较式(16-2)与式(16-6)，可以看出，它们在形式上完全相同。但在 的K()比无源滤波器 K()大。因而，有源器件的引入，改善了低通滤波器特性。

三、实验步骤

1•归图16-1接线。图中V S 为信号源，R 为电阻逢，C 为电容箱。维持 从4OHz 到2oooHz(取8-1o 点)，用示波器分别测量 V s 及V o 。

2．照图 16-3 接线，维持 V S =1V ，重复步骤 1 进行实验。

对节点B

图 16-3

1

1

V

A

j

C V B

R

R

(16-4)

将(16-4)代入(16-3)并注意V B

V o 经整理后得 K(j )

V o

1

V S (1 j CR)2

1

2

1 — j

2 —

o

o

1

2 2 2

1

2C

2R 2

2j cR

(16-5)

于是幅频特性

K()

1

.(1

2R 2C 2

) 4 2C 2R

2

(16-6)

，有源滤波器 V s =1V ，调 f

四、实验报告要求根据测量数据在同一坐标上作出有源及无源低通滤波器的幅频特性。并将两者进行比较，算了截止频率。

五、实验设备

示波器 1

电阻箱 2

电容箱 2

信号源 1

直流稳压电源 1