无源滤波器和有源滤波器

实验报告

课程名称：信号分析与处理 指导老师： 成绩： 实验名称：无源滤波器有源滤滤波器 实验类型： 同组学生姓名：

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1. 熟悉滤波器的构成及其特性 2. 学会测量滤波器幅频特性的方法

二、实验内容和原理

滤波器的一般结构如图所示。图中的Vi(t)表示输入信号，Vo(t)为输出信号。

假设滤波器是一个线性时不变网络，则在复频域内有

式中A(s)是滤波器的系统函数，一般为复数。Vo(s)和Vi(s)分别对应输出、输入信号的拉普拉斯变换。对于实际频率（s=jw）来说，有A(j?)?A(j?)e相频特性。此外，在滤波器中关心的另一个量是时延特性?(?)??j?(?）。这里?(?)??为

d?(?)。 d?通常用幅频也行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，则相频和时延特性均需要考虑。当相频特性为线性，而时延特性为常数时，输出信号不失真。

对于幅频特性，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称为截止频率，实际滤波器的截止频率一般指归一化幅频特性在幅为0.707（-3dB）时对应的频率，若以信号的幅值平方表示信号功率，则该频率对应的点为半功率点。

理想滤波器在通带内应具有零衰减的幅频特性和线性的相频特性，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。通常通带和阻带的相互位置不同，滤波器通常可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器等。

无源滤波器主要由R、L、C构成。有源滤波器主要由运放、R、C构成，具有输入阻抗高、输出阻抗低、能够放大、缓冲信号等优点，得到了广泛的应用。

低通滤波器的功能是使频率为零到某一截止角频率?H的低频信号通过，抑制其余频率大于?H的信号，带宽BW??H。

高通滤波器的功能是使频率大于截止频率?L的信号通过，而抑制频率在0????L范围内的信号。从理论上来说，它的带宽无穷大。但受运放性能的限制，实际上通带也是有限的。

三、主要仪器设备

PC一台、NI myDAQ一套、 面包板一块、运放uA741、电阻、电容、导线。

四、实验内容

1. 连接无源和有源的低通滤波器电路

2. Vi处与myDAQ的AO 0和AGND 相连，Vo处与AI 的0-与0+相连。设置AO 0口输出峰

峰值1V的正弦波，改变正弦波的频率，观察并记录对应的输出信号峰峰值。 3. 连接无源和有源的高通滤波器电路，重复上述测量步骤。

4. 绘制各滤波器的幅频特性曲线。

五、实验数据记录和处理

实验中所有R都是510Ω，所有C都是0.1uF。f0?1?3121Hz

2?RC5.1无源低通滤波器

Vi=1V。 f/kHz 0.1 1 1.5 2 2.5

Vo/mV 3 413.33

995.72 3.5 359.13 805.75 5 250.12 675.79 7.5 154.02 567.01 10 103.14 481.97 5.2有源低通滤波器

Vi=1V。

f/kHz Vo/mV 3 609.6 0.1 997.93 3.5 538.01 1 923.72 5 367.35 1.5 851.78 7.5 210.77 2 772.04 10 133.17 2.5 688.72 5.3无源高通滤波器

Vi=1V。

f/kHz Vo/mV 0.1 2.28 0.5 18.43 2 156.3 3 260.68 10 677.95 3.5 312.32 20 873.46 4 331.31 4.5 397.59 6 503.9 8 620.71 5.4有源高通滤波器

Vi=1V。

f/kHz Vo/mV 0.1 3.24 0.5 19.61 2 221.4 3 381.15 10 868.49 3.5 457.92 20 945.12 4 523.1

4.5 577.57 6 705.28 8 802.97