信号与系统实验报告4二阶滤波器
基于multisim的二阶滤波器仿真设计实验报告
基于multisim的二阶滤波器仿真设计实验报
告
本报告主要就基于multisim的二阶滤波器的仿真设计进行介绍
和说明，目的是为了解决模拟信号中的信号干扰以及抑制或突出某些
频率分量的问题。
仿真设计是基于Multisim软件来实现的，Multisim是一款由National Instruments 公司开发的电子工程专业虚拟仿真软件，用于
模拟数字电子系统、模拟电子系统及系统仿真，主要有以下步骤：第一步，选择芯片，我们选择的芯片是OP-07，这款芯片是带有
两个引脚的运算放大器，并且可以构成有效带通滤波器场景；
第二步，接下来我们可以将这些芯片组合起来，来组成不同类型
的二阶滤波器；
第三步，最后通过计算来设计滤波器各个参数，比如滤波器阶跃
响应函数，模拟电路来进行计算，利用电路原理来实现参数的计算；
最后，在仿真的环节，我们可以通过Multisim来完成仿真，最
后输出仿真结果：仿真设计的滤波器响应以及滤波器的波形形状。
从以上实验可以得出的结论是，使用Multisim可以非常轻松的
设计模拟电路，设计二阶滤波器，并用它来仿真，了解滤波器的性能。
二阶低通滤波器实验报告
二阶低通滤波器实验报告二阶低通滤波器实验报告引言：在电子领域中，滤波器是一种用于处理信号的重要工具。
滤波器的作用是根据信号的频率特性，选择性地通过或抑制特定的频率分量。
本次实验旨在研究和探索二阶低通滤波器的工作原理和性能。
一、实验目的本次实验的主要目的是：1. 理解二阶低通滤波器的基本原理；2. 掌握二阶低通滤波器的设计和调试方法；3. 通过实验验证滤波器的性能和频率响应。
二、实验原理1. 二阶低通滤波器的基本原理二阶低通滤波器是一种常见的滤波器类型，其主要功能是通过滤除高于截止频率的信号分量，使得信号在低频范围内得到保留。
该滤波器由电容和电感组成，通过调整电容和电感的数值，可以改变截止频率和滤波器的斜率。
2. 二阶低通滤波器的设计方法二阶低通滤波器的设计需要确定截止频率和滤波器的品质因数Q。
截止频率决定了滤波器的频率响应范围，而品质因数Q则决定了滤波器的斜率和幅频特性。
根据所需的滤波器性能，可以选择合适的电容和电感数值，并通过计算和模拟验证其设计是否满足要求。
三、实验装置与步骤1. 实验装置本次实验所需的装置包括信号发生器、二阶低通滤波器电路、示波器等。
2. 实验步骤（1）根据设计要求，选择合适的电容和电感数值，并连接电路。
（2）将信号发生器连接到滤波器的输入端，调节信号发生器的频率和幅度。
（3）将示波器连接到滤波器的输出端，观察输出信号的波形和频率响应。
（4）通过调节电容和电感数值，优化滤波器的性能和频率响应。
（5）记录实验数据，并进行分析和总结。
四、实验结果与分析在实验中，我们根据设计要求选择了合适的电容和电感数值，并连接了二阶低通滤波器电路。
通过调节信号发生器的频率和幅度，我们观察到滤波器输出信号的波形和频率响应。
根据实验数据，我们可以绘制出滤波器的幅频特性曲线和相频特性曲线，并分析其性能和频率响应。
五、实验总结与心得通过本次实验，我们深入了解了二阶低通滤波器的工作原理和性能。
实验中，我们通过调节电容和电感数值，优化了滤波器的性能和频率响应。
实验四IIR数字滤波器的设计(1)(2)课案
实验四 IIR 数字滤波器的设计及网络结构一、实验目的1．了解IIR 数字滤波器的网络结构。
2.掌握模拟滤波器、IIR 数字滤波器的设计原理和步骤。
3．学习编写数字滤波器的设计程序的方法。
二、实验内容数字滤波器：是数字信号处理技术的重要内容。
它的主要功能是对数字信号进行处理，保留数字信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。
1．数字滤波器的分类滤波器的种类很多，分类方法也不同。
（1）按处理的信号划分：模拟滤波器、数字滤波器 （2）按频域特性划分；低通、高通、带通、带阻。
（3）按时域特性划分：FIR 、IIR2．IIR 数字滤波器的传递函数及特点数字滤波器是具有一定传输特性的数字信号处理装置。
它的输入和输出均为离散的数字信号，借助数字器件或一定的数值计算方法，对输入信号进行处理，改变输入信号的波形或频谱，达到保留信号中有用成分去除无用成分的目的。
如果加上A/D 、D/A 转换，则可以用于处理模拟信号。
设IIR 滤波器的输入序列为x(n)，则IIR 滤波器的输入序列x(n)与输出序列y(n)之间的关系可以用下面的方程式表示：1()()()M Ni j i j y n b x n i a y n j ===-+-∑∑（5-1）其中，j a 和i b 是滤波器的系数，其中j a 中至少有一个非零。
与之相对应的差分方程为：10111....()()()1....MM NN b b z b z Y z H Z X z a z a z ----++==++ （5-2）由传递函数可以发现无限长单位冲激响应滤波器有如下特点： （1） 单位冲激响应h(n)是无限长的。
（2） 系统传递函数H(z)在有限z 平面上有极点存在。
（3） 结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。
3．IIR 滤波器的结构IIR 滤波器包括直接型、级联型和并联型三种结构：① 直接型：优点是简单、直观。
但由于系数bm 、a k 与零、极点对应关系不明显，一个bm 或a k 的改变会影响H(z)所有零点或极点的分布，所以一方面，bm 、a k 对滤波器性能的控制关系不直接，调整困难；另一方面，零、极点分布对系数变化的灵敏度高，对有限字长效应敏感，易引起不稳定现象和较大误差。
二阶无源滤波器
二阶无源滤波器一、实验目的1． 了解RC 无源滤波器的种类、基本结构及其特性。
2． 学会列写无源滤波器网络函数的方法。
3． 学会测量无源滤波器幅频特性的方法。
二、实验内容1． 列写无源低通、高通、带通和带阻滤波器的网络函数。
2． 用示波器观察二阶无源滤波器的幅频特性曲线。
三、实验仪器1． 信号与系统实验箱 一台 2． 信号系统实验平台3． 二阶无源滤波器模块（DYT3000-61） 一块 4． 20MHz 双踪示波器 一台 5． 连接线若干四、实验原理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。
这里主要讨论模拟滤波器。
1. 基本概念及初步定义滤波器的一般结构如图17-1所示。
图中的V i （t ）表示输入信号，V o （t ）为输出信号。
假设滤波器是一个线性时不变网络，则在复频域内其传递函数（系统函数）为()()()o i V s A s V s图17-1 滤波电路的一般结构式中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()()()j A j A j e φωωω= （式17-1）这里()A j ω为传递函数的模，()ϕω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()()()d s d ϕωτωω=-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. 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（()0A j ω=）。
通常通带和阻带的相互位置不同，滤波电路通常可分为以下几类：① 低通滤波器低通滤波电路的幅频响应如图17-2（a ）所示，图中A 0表示低频增益∣A ∣增益的幅值。
iir滤波器实验报告
iir滤波器实验报告IIR滤波器实验报告引言：数字信号处理是现代通信、音频处理和图像处理等领域中不可或缺的技术。
滤波器作为数字信号处理的重要组成部分，被广泛应用于信号去噪、频率分析和信号重建等方面。
本实验旨在通过设计和实现一个IIR滤波器，探究其在信号处理中的应用和性能。
一、背景知识1.1 数字滤波器数字滤波器是一种能够改变信号频率特性的系统，可以通过去除或增强特定频率的成分来实现信号处理的目的。
根据其传递函数的特点，数字滤波器可以分为FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器。
1.2 IIR滤波器IIR滤波器是一种具有无限脉冲响应的滤波器，其传递函数中包含了反馈回路。
相比于FIR滤波器，IIR滤波器具有更窄的转换带宽和更陡峭的滚降特性，能够更好地逼近理想滤波器的频率响应。
二、实验目的本实验旨在通过设计和实现一个IIR滤波器，探究其在信号处理中的应用和性能。
具体实验目标如下：1. 理解IIR滤波器的原理和设计方法；2. 掌握IIR滤波器的设计过程和参数选择；3. 分析IIR滤波器在不同输入信号下的性能表现。
三、实验设计与实施3.1 IIR滤波器的设计在本实验中，我们选择了巴特沃斯滤波器作为IIR滤波器的设计模型。
巴特沃斯滤波器具有最平坦的幅频响应特性和最小的群延迟，适用于许多实际应用场景。
首先，我们需要确定滤波器的阶数和截止频率。
阶数决定了滤波器的复杂度和性能，而截止频率则决定了滤波器的频率响应特性。
根据实际需求和信号特性，我们选择了一个二阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率为1kHz。
其次，根据巴特沃斯滤波器的设计公式，我们可以计算出滤波器的传递函数和巴特沃斯极点的位置。
通过极点的选择和配置，我们可以调整滤波器的频率响应和滚降特性。
3.2 IIR滤波器的实施根据设计得到的传递函数和极点位置，我们可以使用MATLAB等工具进行IIR滤波器的实施和验证。
具体步骤如下：1. 根据巴特沃斯滤波器的传递函数公式，计算出滤波器的系数；2. 使用MATLAB的filter函数，将待处理的信号输入滤波器，得到滤波后的输出信号；3. 对比输入和输出信号的频谱特性，分析滤波器的性能。
二阶电路的研究实验报告
二阶电路的研究实验报告二阶电路的研究实验报告引言：电路是电子学的基础，而二阶电路则是电子学中的重要组成部分。
本次实验旨在研究二阶电路的特性和性能，通过实验数据的收集与分析，深入了解二阶电路的工作原理和应用。
实验目的：1. 了解二阶电路的基本原理和特性；2. 学习使用示波器和信号发生器等实验仪器；3. 掌握二阶电路的参数测量方法。
实验原理：二阶电路是指由电感、电容和电阻组成的电路，其具有两个极点和一个零点。
在实验中，我们将研究二阶低通滤波器和二阶带通滤波器。
实验步骤：1. 搭建二阶低通滤波器电路，连接示波器和信号发生器；2. 调节信号发生器的频率，观察示波器上输出波形的变化；3. 测量不同频率下的输出电压和输入电压，记录数据；4. 重复以上步骤，搭建二阶带通滤波器电路，进行相应的实验。
实验结果与分析：通过实验数据的收集与分析，我们得出以下结论：1. 二阶低通滤波器：当输入信号频率逐渐增大时，输出信号的幅度逐渐减小，且相位滞后；2. 二阶带通滤波器：当输入信号频率在一定范围内时，输出信号的幅度较大，且相位基本不变；3. 随着频率的增加，二阶电路的幅频特性曲线呈现出特定的形状，即低通滤波器的幅频特性曲线为递减曲线，带通滤波器的幅频特性曲线为带状曲线。
实验讨论：在实验过程中，我们还发现了一些问题和现象：1. 实际电路中的元器件存在一定的误差，会导致实验结果与理论值存在一定差异；2. 信号发生器的频率范围可能有限，无法覆盖所有频率；3. 电路中的噪声和干扰会对实验结果产生影响，需要进行适当的抑制和滤波。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了二阶电路的原理和特性，掌握了相关的实验技巧和仪器使用方法。
同时，我们也发现了实验中存在的问题和不足之处，为今后的实验研究提供了一定的启示。
结论：二阶电路是电子学中重要的研究对象，其具有独特的特性和应用。
通过实验，我们对二阶低通滤波器和二阶带通滤波器的工作原理和性能有了更深入的了解。
二阶低通滤波器设计报告
二阶低通滤波器设计报告设计目标：设计一个二阶低通滤波器，实现对输入信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。
设计原理：二阶低通滤波器是基于巴特沃斯（Butterworth）滤波器的设计方法。
巴特沃斯滤波器是一种特殊的滤波器，其特点是在通带范围内具有最平坦的幅频特性，且在阻带范围内具有最快的衰减。
设计步骤：1. 确定滤波器的通带截止频率和阻带截止频率。
通带截止频率是指在该频率之前的信号成分会通过滤波器，而在截止频率之后的信号成分会被滤波器抑制。
阻带截止频率是指在该频率之后的信号成分会被滤波器抑制。
2. 根据巴特沃斯滤波器的设计表格，可以得到二阶低通滤波器的主要参数：截止频率、通带增益和阻带衰减。
3. 根据所给的截止频率和阻带衰减要求，在设计表格中找到相应的参数值，并得到对应的通带增益。
4. 根据得到的参数值，可以计算出二阶低通滤波器中各个阶段的传递函数和巴特沃斯滤波器的极点位置。
5. 根据所得到的传递函数和极点位置，可以确定滤波器的系统函数。
6. 可以使用系统函数进行滤波器的频率响应仿真和频率响应曲线的绘制。
7. 根据设计需求，可以进行滤波器的进一步优化，如增加滤波器阶数或采用其他滤波器设计方法。
设计结果：根据给定的截止频率和阻带衰减要求，得到了二阶低通滤波器的参数值。
通过系统函数的频率响应仿真和绘制，可以验证滤波器的设计效果。
结论：二阶低通滤波器是一种常用的滤波器设计方法，可以实现对信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。
通过合理选择滤波器的参数值，可以得到满足设计要求的滤波器。
在实际应用中，可以根据具体需求对滤波器进行进一步优化，以获得更好的滤波效果。
信号实验报告( 离散傅里叶变换及其快速算法及IIR数字滤波器的设计)
信号实验一离散傅里叶变换及其快速算法一、实验目的1、掌握计算序列的离散傅里叶变换（FFT）的方法；2、掌握实现时间抽取快速傅里叶变换（FFT）编程方法；3、加深对DFT与序列的傅里叶变换和Z变换之间的关系的理解；4、复习复数序列的运算方法。
二、程序设计框图1.码位倒置程序框图2.蝶形图运算程序框图三、实验程序实验程序的源代码如下:#include"math.h"#include"stdio.h"/*------------------------------------------------------------------------------------------子函数部分------------------------------------------------------------------------------------------*/ void swap(float *a,float *b)//交换变量子函数{float T;T=*a;*a=*b;*b=T;}void fft (float A [],float B [],unsigned M)//数组A为序列的实部, 数组B为序列的虚部{unsigned long N,I,J,K,L,LE,LE1,P,Q,R;float Wr,Wi,W1r,W1i,WTr,WTi,theta,Tr,Ti;N=1<<M;J=0;for(I=0;I<N-1;I++){if(J>I){swap(&A [I],&A [J]);swap(&B [I],&B [J]);}K=N>>1;while(K>=2&&J>=K){J-=K;K>>=1;}J+=K;}for(L=1;L<=M;L++){LE=1<<L;LE1=LE/2;Wr=1.0;Wi=0.0;theta=(-1)*3.1415926536/LE1;W1r=cos (theta);W1i=sin (theta);for(R=0;R<LE1;R++){for(P=R;P<N-1;P+=LE){Q=P+LE1;//基本蝶形图的复数运算Tr=Wr*A[Q]-Wi*B[Q];Ti=Wr*B[Q]+Wi*A[Q];A[Q]=A[P]-Tr;B[Q]=B[P]-Ti;A[P]+=Tr;B[P]+=Ti;}WTr=Wr;WTi=Wi;Wr=WTr*W1r-WTi*W1i;Wi=WTr*W1i+WTi*W1r;}}return;}/*------------------------------------------------------------------------------------------主函数部分------------------------------------------------------------------------------------------*/ void main(){float A[20],B[20];char t1,t2,file_name[20];int M,N,i,iiff;FILE *fp;/*************************************数据读取部分************************************/ printf("请输入文件名:");//输入数据文件名scanf("%s",file_name);printf("FFT变换还是IFFT变换?(FFT:1,IFFT:-1):");//输入变换方式, 1为FFT, -1为IFFTscanf("%d",&iiff);while(iiff!=1&&iiff!=-1)//检错: 检验上一步的输入是否有错, 有错则重新输入{printf("输入错误, 请重新输入！ ");printf("FFT or IFFT?(FFT:1,IFFT:-1):");scanf("%d",&iiff);}fp=fopen(file_name,"r");//打开文件并读入数据fscanf(fp,"%d",&M);N=pow(2,M);//计算序列总数for(i=0;i<N;i++)//读取文件中的数据{fscanf(fp,"%f%c%c%f",&A[i],&t1,&t2,&B[i]);if(iiff==-1)//根据FFT或IFFT修正BB[i]=B[i]*-1;if(t2!='j')//检错: 检验读取格式是否有错{printf("输入格式错误\n");break;}if(t1=='+')//判断虚部的正负号B[i]=B[i];else if(t1=='-')B[i]=-B[i];}/****************************************变换部分****************************************/ fft(A,B,M);//FFT变换/**************************************数据输出部分**************************************/ fp=fopen("fft_result.txt","w"); //输出结果if(iiff==-1)fprintf(fp,"IFFT变换的输出结果是: \n");elsefprintf(fp,"FFT变换的输出结果是: \n");for(i=0;i<N;i++){if(iiff==-1) //根据FFT或IFFT修正B{B[i]=B[i]*-1/N;A[i]=A[i]/N;}if(B[i]>=0)//修正虚部的输出格式fprintf(fp,"%f+j%f\n",A[i],B[i]);else if(B[i]<0)fprintf(fp,"%f-j%f\n",A[i],-B[i]);else if(B[i]==0)fprintf(fp,"%f\n",A[i]);}fclose(fp);}四、程序运行结果检验（1） 1.对序列进行FFT变换输入文件fft_input.txt:21+j02+j0-1+j04+j0控制台输入:请输入文件名: fft_input.txtFFT变换还是IFFT变换?(FFT:1,IFFT:-1): 1输出文件fft_result.txt:FFT变换的输出结果是:6.00000+j0.000002.00000+j2.00000-6.00000+j0.000002.00000+j-2.00000运行结果分析:程序运行输出结果与计算结果相同, 表示傅里叶正变换（FFT）成功。
二阶有源滤波器设计实验报告
二阶有源滤波器的设计姓名：学号：摘要：滤波器是一种选频电路，是一种能让需要频段的信号顺利通过，而对其它频段信号进行抑制（或大为衰减）的电路。
滤波器在通信技术、测量技术、控制系统等领域有着广泛的应用。
滤波器的分类很多，根据滤波器对信号频率选择通过的区域，可分为低通、高通、带通和带阻等四种滤波器；按使用的滤波元件不同，可分为LC 滤波器、RC 滤波器、RLC 滤波器；按有无使用有源器件，分为有源滤波器和无源滤波器；按通带特征频率fo 附近的频率特性曲线形状不同，常用的可分为巴特沃斯型滤波器和切比雪夫型滤波器；有源滤波器还分为一阶、二阶和高阶滤波器，阶数越高，滤波电路幅频特性过渡带内曲线越陡，形状越接近理想。
由有源器件（晶体管或集成运放）和电阻、电容构成的滤波器称为RC 有源滤波器，这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗、而且还可以放大，负载效应不明显，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽。
缺点是由于受运算放大器的带宽限制，这类滤波器主要用于低频范围，目前有源滤波器的最高工作频率只能达到1MHz 左右，并且需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。
本实验设计了RC 有源低通、高通、带通滤波器，并利用利用EDA 工具Multisim 对实验进行仿真演示，列出了具体的分析与设计方法。
1 仿真软件Multisim简介EDA（就是“Electronic Design Automation”的缩写）技术已经在电子设计领域得到广泛应用。
发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。
一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。
电路基础课程设计实验报告--二阶低通滤波器的设计
一 题目要求与方案论证1.（设计题目）二阶有源低通滤波器 1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。
要求通带边界频率f C =1500Hz ，通带最大衰减3dB,阻带边界频率Hz f s 9000 ,阻带最小衰减30dB ；通带内电压放大倍数A 0=1。
分析电路工作原理，设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。
1.1.2 方案论证（1）：对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题, 这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。
因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。
根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 实现滤波功能的系统称为滤波器。
滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种：① 无源滤波器:由电感L 、电容C 及电阻R 等无源元件组成 ② 有源滤波器:一般由集成运放与RC 网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。
利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。
从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、 带通滤波器（BPF ）、带阻滤波器（BEF ）、 全通滤波器（APF ）。
其中前四种滤波器间互有联系，LPF 与HPF 间互为对偶关系。
当LPF 的通带截止频率高于HPF 的通带截止频率时，将LPF 与HPF 相串联，就构成了BPF ，而LPF 与HPF 并联，就构成BEF 。
在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。
滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP 、通带截止频率fP 及阻尼系数Q 等。
工作原理：二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。
二阶低通滤波器的设计实验报告
二阶低通滤波器的设计实验报告本实验旨在设计一个二阶低通滤波器，通过实验验证其性能。
一、实验原理低通滤波器是一种可以通过削弱高频信号的电子电路。
在信号处理中，可以使用低通滤波器来去除噪声、有害干扰以及在无线通信中使用的频带漏泄。
滤波器的截止频率是一种阈值，当信号频率高于截止频率时，信号将被过滤掉。
二阶低通滤波器在低频信号响应时具有更快的降频特性。
其传递函数可以表示为：H(s)=K/(s^2+ω0/Qs+ω0^2)其中，ω0是滤波器的角频率，Q是品质因数。
K是通道增益的大小。
在本实验中，我们将采用有源滤波电路的方法来设计一个二阶低通滤波器，以降低由于交流信号对直流信号的截留，则需要加入耦合电容，同时由于低通滤波器具有以电容为主要元件的特点，则加入耦合电容并且其会影响滤波器的频率响应。
因此，在选择耦合电容时，需要根据输入端的电阻值和截止频率进行计算。
如果选择的电容过大，将会降低截止频率。
反之，若选择的电容过小，则容易影响截止频率的稳定性。
因此，在选择电容时需要选择一个适当的范围进行测试。
二、实验器材1. 实验架2. 函数发生器3. 示波器4. 电容器5. 集成电路元件实验步骤1、确定截止频率的大小我们将使用函数发生器来提供输入信号。
在此之前，我们需要先确定通道的增益以及截止频率的大小。
2、选择电容的大小根据电容公式选择一个适当的范围进行测试。
错误的选择将会影响截止频率的稳定性。
3、组装电路将集成电路元件和电容器组合成一个电路，并将其电路连接在函数发生器上。
4、测量输出信号使用示波器来测量输出信号，并记录下截止频率以及增益大小。
5、调整电容容量根据测量结果来调整电容大小，并重新测试输出信号。
如果没有达到满意的效果，可以多次调整，直到达到期望的增益和截止频率。
三、实验结果经过多次实验，我们得出了以下结果：1. 选择了适当的输入信号和通道增益，实验得出截止频率为10kHz。
2. 经过测试，我们确定了一个合适的电容大小，该电容大小是1μF。
信号与系统实验报告4二阶滤波器
本科实验报告课程名称：信号与系统实验项目：二阶滤波器实验地点：学院楼信号与系统实验室专业班级：电信1201 学号：2012001 学生姓名：指导教师：李艳萍一、实验目的：1、了解有源和无源滤波器的种类、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。
下面给出了四种滤波器的理想频率响应。
（a ）低通滤波器 （b ）高通滤波器(c)带通滤波器 (d)带阻滤波器图4-1 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4-2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。
图4-2 滤波器Au通带 阻带Au阻带 通带Au阻带 通带 阻带Au通带 阻带 通带滤波器U1 U2三、实验步骤及内容：1 用实验导线按图4-3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U1 U2 1k 1k0.01μF0.01μFU20.01uF1k2 36-+U11k0.01uF U1U20.01μF 0.01μF1k 1k U12 36-+U20.01μF 0.01μF1k1k1k0.01uF0.01uF1k U1U20.01uF0.01uF10k1k10k2 361k-+U1U20.01uF0.01uF0.022uF 5101k1k U2U10.01uF0.01uF 5100.022uF1k1k 2 36U2U1 +-（g）无源带阻滤波器（h）有源带阻滤波器图4-3 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。
二阶有源滤波器设计实验报告
二阶有源滤波器设计实验报告
实验目的
本实验旨在设计一个二阶有源滤波器，来缓冲它接收到的模拟信号，从而实现滤掉信
号中较高频成分。
并通过特定谐波衰减来实现幅度音量调节。
实验内容
本实验分为2个部分。
首先，设计一个二阶有源滤波器，并在电路模拟器中进行模拟。
其次，利用仿真结果调参，达到滤波器的谐波衰减要求。
实验原理
二阶有源滤波器是利用两个放大器阶段，一个RC网络和滤波电路设计的。
它由高通
滤波器和低通滤波器组成，可以对有限模拟信号进行滤波和幅度音量调节。
实验工具准备
本次实验使用的仪器主要有：模拟电路调试器、数字多用途万用表、万孔测试插座等。
实验结果
在实验中得到的结果是，二阶有源滤波器输出的模拟滤波信号与输入信号的形式基本
相同，但是谐波衰减情况明显改善，衰减幅度为27db，达到了预期设计要求。
实验结论
本次实验成功运用电路模拟器模拟了二阶有源滤波器的工作原理，并且达到了滤波效
果的预期要求。
本实验的结果有助于理解二阶有源滤波器的工作原理，掌握该滤波器的应
用原理，为更复杂滤波器的设计规划打下基础。
实验四IIR数字滤波器设计及软件实现实验报告
实验四IIR数字滤波器设计及软件实现实验报告一、实验目的（1）熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；（2）学会调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具fdatool）设计各种IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。
（3）掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法。
（3）通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。
二、实验原理设计IIR数字滤波器一般采用间接法（脉冲响应不变法和双线性变换法），应用最广泛的是双线性变换法。
基本设计过程是：①先将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标；②设计过渡模拟滤波器；③将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。
MATLAB信号处理工具箱中的各种IIR数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。
第六章介绍的滤波器设计函数butter、cheby1 、cheby2 和ellip可以分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和椭圆模拟和数字滤波器。
本实验要求读者调用如上函数直接设计IIR数字滤波器。
本实验的数字滤波器的MATLAB实现是指调用MATLAB信号处理工具箱函数filter对给定的输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n）。
三、实验内容及步骤（1）调用信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st，该函数还会自动绘图显示st的时域波形和幅频特性曲线，如图10.4.1所示。
由图可见，三路信号时域混叠无法在时域分离。
但频域是分离的，所以可以通过滤波的方法在频域分离，这就是本实验的目的。
图10.4.1三路调幅信号st的时域波形和幅频特性曲线（2）要求将st中三路调幅信号分离，通过观察st的幅频特性曲线，分别确定可以分离st中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率。
要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB,阻带最小衰减为60dB。
二阶有源滤波器设计实验报告
二阶有源带通滤波器的研究所属课程：模拟电子技术基础班级：姓名：学号：日期：一、 实验目的1、熟悉由运放、电阻和电容组成的二阶有源带通滤波器及其特性，并运用理论知识计算满足一定设计要求所需的元件参数； 2、 学会测量二阶有源带通滤波器的幅频特性及找出其截止频率点；3、进一步学习和提高焊板技术，掌握软件multisim 仿真和硬件检测电路的基本方法。
二、 设计任务及要求1、由二阶有源低通滤波器和二阶有源高通滤波器组成二阶有源带通滤波器 技术指标：单运放增益586.1==VF O A A Q=0.707通带增益515.22≈=VF V A A下限频率Hz f L 300= 上限频率kHz f H 4.3=，误差允许范围20% 2、设计二阶有源带通滤波器电路，计算电路元件参数，并进行仿真3、焊好硬件电路，测量技术指标参数，测量滤波器的截止频率三、 实验原理电路原理图该带通滤波器由二阶有源低通滤波器和二阶有源高通滤波器组成，前级为低通，后级为高通。
1、前级：二阶有源低通滤波器传递函数：222)(cccO s Qs A s A ωωω++= 其中：VFc A Q RC-==311ω低通电路决定了本实验带通滤波器的上限频率H f ，要求kHz f cH 4.32==πω，取C 1=C 2=1000pF 可求得：R 3=46.8k, 取47k, R 3=R 1||R 2, 取R 1=110k, 取R 2=82k （R 1、R 2为分压器，可使通带增益为0dB 。
）取Q=0.707，则A VF =1.586 取R 5=39k R 4=68k2、后级：二阶有源高通滤波器传递函数：222)(ccO s Qs s A s A ωω++= 其中：VFc A Q RC-==3ω高通电路决定了本实验带通滤波器的下限频率L f ，要求Hz f cL 3002==πω，取C 1=C 2=0.1uF 可求得：R 6= R 7=5.31k, 取5.1k 取Q=0.707，则A VF =1.586 取R 8=47k R 9=82k四、 实验内容及步骤1、 软件仿真输入信号：正弦信号Vipp=2V f=1kHz 幅频特性曲线：下限频率：y1= - 3.0899dB ，Hz f L 54.298≈，在误差允许范围内 上限频率：y2= - 2.9588dB ，kHz f H 48.3≈，在误差允许范围内 相频特性曲线：2、 硬件测试○1按电路原理图正确连接电路，注意正负双电源的连接，千万别接反。
《信号与系统》实验报告四
《信号与系统》实验报告四一．题目要求利用现有电路知识，设计低通、带通、高通、带阻滤波器，写出滤波器的频率响应函数。
在matlab中，绘制滤波器的频谱图，指出滤波器主要参数，说明对所设计的滤波器要提高这些参数该如何改进。
写出改进后滤波器的频率响应函数，绘制改进后的滤波器频谱图。
在matlab中，若只模拟信号发生器和示波器，要求测试并绘制出所设计的一种滤波器的频谱图，阐明试验原理。
（要求设计的滤波器元件参数为实际值）二、实践内容（一）设计滤波器由我们已经学过的电路知识，可轻易地画出如下图所示四种简单的滤波器。
1.低通滤波器2.高通滤波器3.带通滤波器4.带阻滤波器（二）计算频率响应函数1. 低通滤波器由电路分析基础知识易得下列方程dt dv RCv v cc s +=设输入信号为RCs H eRCs e H se RC H e se RCH e H e dte H d RCe H e s ststs sts st st s st s st st s st s st +=+=+=+=+=1111)1()()()()()()()()(由传递函数易得这个滤波器具有低通的频率特性。
2. 高通滤波器由电路分析基础知识易得下列方程RCsH RCsRCsH e RCs RCs e H RCe H s e H se dt Rv Cv v s s st sts sts sts sttoos 11111两边同时求导1)()()()()(+=+=+=+=+=⎰∞-3.带通滤波器由电路分析基础知识易得下列方程：3111313)13()1(1两边同时求导))1((1)(222)(222)(222)()(2)()()()(++=++=++=++=++++=++++=⎰⎰∞-∞-RCsRCs H RCs s R C RCsH e RCs s R C RCse H e RCs s R C H RCse s e H Rs e CH R s e H R e H CR e H se dtdt R v C v d CRv R dt R v C v v s s stst s sts st st s st s st s sts sts sttoo ot o o s 该传递函数具有最大值，故该滤波器具有带通特性4.带阻滤波器由电路分析基础知识易得下列方程：141222222)(+++=rcs s c r s c r H srcs1411)(1224114122122++=++=+++=rcs H s ss c r rc(s)H rcssc r ssc r (s)H该传递函数具有最小值，故该滤波器具有带阻特性（三）利用MATLAB绘制频谱图1.低通滤波器程序如下r=10000;c=1e-5;b=[0,1];a=[r*c;1];w1=1/(r*c);w=0:150;h=freqs(b,a,w);subplot(2,1,1),plot(w,abs(h),w1,0.707,'*r');grid ylabel('幅度');subplot(2,1,2),plot(w,angle(h)/pi*180);gridylabel('相位');xlabel('角频率/(rad/s)');2.高通滤波器程序如下r=10000;c=3e-5;b=[r*c,0];a=[r*c;1];w=0:15;w=0:60;h=freqs(b,a,w);subplot(2,1,1),plot(w,abs(h));gridylabel('幅度');subplot(2,1,2),plot(w,angle(h)/pi*180);grid ylabel('相位');xlabel('角频率/(rad/s)');3.带通滤波器程序如下r=10000;c=1e-5;b=[r*c,0];a=[r^2*c^2,3*r*c,1];w1=1/(r*c);w=0:200;h=freqs(b,a,w);subplot(2,1,1);plot(w,abs(h),w1,max(abs(h)),'*r');grid ylabel('幅度');subplot(2,1,2),plot(w,angle(h)/pi*180);gridylabel('相位');xlabel('角频率/(rad/s)');4.带阻滤波器程序如下r=1000;c=1e-8;b=[r^2*c^2,0,1];a=[r^2*c^2,4*r*c,1];w1=1/(r*c);w=0:2500000;h=freqs(b,a,w);subplot(2,1,1);plot(w,abs(h),w1,min(abs(h)),'*r');grid ylabel('幅度');subplot(2,1,2),plot(w,angle(h)/pi*180);gridylabel('相位');xlabel('角频率/(rad/s)');（四）改进参数1.低通滤波器为了提高低通滤波器的灵敏度，即降低截止频率f。
(完整word版)二阶低通滤波器综设报告
综合性、设计性实验一、实验目的在软硬件常规实验的基础上,运用“信号与系统”的理论知识,设计、分析、测试基本电路系统，初步掌握综合运用理论知识、软件仿真以及硬件测试进行简单系统的设计与分析的基本方法。
为同学创造应用实践的契机,培养同学的自学能力和钻研能力。
二、基本要求（1）阅读教师给出的参考资料；(2）通过查找纸质资料和网络资料,独立地提出研究问题的设计方案;（3）编程实现连续系统的计算机仿真；（4）完成硬件电路制作与硬件测试；（5）综合理论基础、软件仿真与硬件测试结果进行分析与讨论;（6) 最后撰写出实验报告。
三、原理说明1、滤波器滤波器是一种能使有用信号顺利通过而同时对无用频率信号进行抑制(或衰减)的电子装置.工程上常用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等.以往主要采用无源元件R、L和C组成模拟滤波器,六十年代以来，集成运放获得了迅速地发展，由它和R、C组成的源滤波器，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，而输出阻抗又很低,而且，由其构成的有源滤波器还具且一定的电压放大和缓冲作用。
因此，基于放大器和R、C构成的有源滤波器应用日益广泛。
2、滤波器的主要参数中心频率：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2)/2,f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
HuAuA截止频率：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB 或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽：指需要通过的频谱宽度,BWxdB=（f2—f1).f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X(dB)处对应的左、右边频点。
通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0。
5dB 表征滤波器通带带宽参数。
信号实验报告4
本科实验报告课程名称：信号与系统实验项目：二阶滤波器实验地点：学院楼信号与系统实验室专业班级：电信1201 学号：2012001318 学生姓名：李娜指导教师：李艳平2014年7月06日一、实验目的：1、了解有源和无源滤波器的种类、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。
下面给出了四种滤波器的理想频率响应。
AuAu通带阻带阻带通带（a）低通滤波器 (b)高通滤波器Au Au阻带通带阻带通带阻带通带（c）带通滤波器（d）带阻滤波器2、滤波器可认为是一个二端网络，其幅频特性和相频特性可由下式反映：()()()ωωω〈θj/2H1U==AUH（jw）为网络函数，又称为传递函数。
U1 U2滤波器三、实验步骤及内容：1、用实验导线按图构造滤波器：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。
实验电路图如（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的时候，都必须观察一下U1是否保持稳定1V，数据如有改变应及时调整，将测量数据记录入下表。
F（KHZ）0.1 0.3 0.5 0.6 0.7 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 10 20 U1（V) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1U2（V）0.81 0.82 0.82 0.81 0.81 0.80 0.76 0.73 0.64 0.56 0.48 0.42 0.26 0.11 同理，分别测出剩下所有滤波器的幅频特性值，记录在下表中。
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本科实验报告
课程名称：信号与系统
实验项目：二阶滤波器
实验地点：学院楼信号与系统实验室专业班级：电信1201 学号：2012001 学生姓名：
指导教师：李艳萍
一、实验目的：
1、了解有源和无源滤波器的种类、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。
下面给出了四种滤波器的理想频率响应。
（a ）低通滤波器 （b ）高通滤波器
(c)带通滤波器 (d)带阻滤波器
图4-1 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4-2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。
图4-2 滤波器
Au
通带 阻带
Au
阻带 通带
Au
阻带 通带 阻带
Au
通带 阻带 通带
滤波器
U1 U2
三、实验步骤及内容：
1 用实验导线按图4-3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
U1 U2 1k 1k
0.01μF
0.01μF
U2
0.01uF
1k
2 3
6
-
+
U1
1k
0.01uF U1
U2
0.01μF 0.01μF
1k 1k U1
2 3
6
-
+
U2
0.01μF 0.01μF
1k
1k
1k
0.01uF
0.01uF
1k U1
U2
0.01uF
0.01uF
10k
1k
10k
2 3
6
1k
-
+
U1
U2
0.01uF
0.01uF
0.022uF 510
1k
1k U2
U1
0.01uF
0.01uF 510
0.022uF
1k
1k 2 3
6
U2
U1 +
-
（g）无源带阻滤波器（h）有源带阻滤波器
图4-3 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。
实验电路图如（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的时候，都必
须观察一下U1是否保持稳定1V，数据如有改变应及时调整，将测量数据记录入
下表。
F（KHZ）0.1 0.3 0.5 0.6 0.7 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 10 20 U1（V) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
U2（V）0.81 0.82 0.82 0.81 0.81 0.80 0.76 0.73 0.64 0.56 0.48 0.42 0.26 0.11
同理，分别测出剩下所有滤波器的幅频特性值，记录在下表中。
实验电路如图4-3（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。
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，将测量数据记录入下表。
RC有源低通滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 0.3 0.6 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10 12 16 20 27 U1（V) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
U2（V）0.98 0.99 0.99 0.91 0.72 0.50 0.36 0.25 0.14 0.09 0.06 0.03 0.01 0.00
RC无源高通滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10 20 30 40 U1（V) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 U2（V）0.01 0.23 0.44 0.60 0.70 0.78 0.83 0.86 0.89 0.91 0.92 0.97 0.98 0.97
RC有源高通滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 40 47.5 U1（V) 11111111111111
U2（V）0.02 0.14 0.17 0.20 0.23 0.26 0.29 0.42 0.53 0.62 0.68 0.74 1.00 0.99
RC无源带通滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 4.0 5.0 6.0 8.0 15 25 30 40 U1（V) 11111111111111
U2（V）0.01 0.1 0.2 0.29 0.37 0.43 0.55 0.59 0.61 0.63 0.55 0.47 0.42 0.33
RC有源带通滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 7.4 8.0 10 20 30 40 U1（V) 11111111111111
U2（V）0.00 0.04 0.11 0.26 0.95 0.88 0.38 0.24 0.21 0.18 0.12 0.04 0.02 0.01
RC无源带阻滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 0.5 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 5.0 7.0 10 15 30 100 U1（V) 11111111111111
U2（V）0.51 0.42 0.38 0.25 0.11 0.06 0.07 0.15 0.37 0.53 0.67 0.80 0.91 0.92
RC有源带阻滤波器的幅频特性：
F（KHZ）0.1 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8 3.0 3.5 4.0 6.0 10 20 40 50 U1（V) 11111111111111
U2（V）0.00 0.99 0.93 0.27 0.77 0.89 0.92 0.96 0.97 0.98 0.97 0.95 0.94 0.93
四、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
五、分析、心得、体会：
我们平常接触的信号是含很多频率成分的，为了滤掉对有用信号产生干扰的信号，通常采用滤波器。
于是，滤波器的主要功能就是能让某些频率的信号通过，而禁止某些频率的信号。
在这次实验中，调节频率，取不同的值，通过示波器读出幅值得到实验数据，据此可画出各滤波器的幅频响应。
通过对RC有源和无源滤波器的对比的幅频特性的作图比较分析得到，有源滤波器比无源滤波器更灵敏曲线更陡峭，但通频带较窄。