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1、广州大学信号与系统实验信号与系统实验综合设计性实验综合设计性实验报告册报告册实验项目 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
2、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)20CcBWf:高通滤波器的通频带为：。 ()2CcBWf :带通滤波器的通频带为：。2 (
3、)HLHLBWff带阻滤波器的通频带为：。2 (0)2 ()LHBWff:U:3. 滤波器的频响特性定义Lf0f BEFBPF0fHfLfHf阻带阻带阻带通带通带通带ffupAupAHPFfcf阻带通带 upAf阻带upA 通带cf LPF滤波器的频响特性，又称为传递函数或系统函数，它全面反映了()H j滤波器的幅频和相频特性：，式中为滤波器的幅 222111()UUH jAUU gg 2211mmUUAUUgg频特性；为滤波器的相频特性。 21 4.本实验中四种滤波器的实验线路无源低通有源低通C1 5600pFC2 5600pFR11.0kR21.0kC1 5600pFC2 5600pFR2
4、1.0kU17413247651无源高通有源高通C10.047FC20.047FR1 1.0kR2 1.0kC10.047FC20.047FR1 1.0kR2 1.0kU17413247651无源带通无源带阻2Ug1Ug 滤波器+ -1U2U1U2U1U1U2U2UR11 R2 1C13300pF C2 3300pFR11R21C14700pFC24700pFR3 0.1C3 5600pF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和扫频源实
5、验模8S块的电源开关，并选择单片机低频信号发生器输出波形为锯齿波。选7S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1U1U2U2U观测到滤波器的幅频特性。连续按“扫速
6、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4.811.71 8.424.8010.80 6.014.813.42 4.45 4.214.818.21 1.72 6.05 扫频源频段4723 数据处理()HLLY
7、ffffX（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4.812.05 10.544.8012.84 8.024.816.10 18.214.806.41 2.58扫频段 229.72145.5kHz 扫频段 318.3696.87kHz 扫频段 414.1966.61kHz 扫频段 711.4215.29kHz12.5011.62 扫频源频段4734 数据处理()HLLYffffX
8、(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。
