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1、a成绩操作性实验）课程名称：信号与系统实验题目：无源和有源滤波器一、实验目的和任务1、了解 RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性2、分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性二、实验仪器及器件1、信号与系统实验箱2、双踪示波器三、实验内容及原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC元 件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由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
2、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。而通带与阻带 的分界点的频率3称为截止频率或称转折频率。图4-1中的|H（j3 ）|为通带的电压放大倍数, c3 为中心频率， 3 和3 分别为低端和高端截止频率。0cLcH四种滤波器的实验线路如图 4-2 所示：(a)无源低通滤波器(b) 有源低通滤波器无源高通滤波器(d) 有源高通滤波器10K10K=5(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4-2 各种滤波器的实验线路图3、图4 3所示，滤波器的频率特性H (j3 )(又称
3、为传递函数)，它用下式表示H(j)=U2=Ao)zQo)(41)u1式中A(3 )为滤波器的幅频特性，0(3 )为滤波器的相频特性。它们都可以通过实验 的方法来测量。图4-3 滤波器四、实验步骤1、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表。2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。（1） 测试 RC 无源低通滤波器的幅频特性。用图4-2-1 （a）所示的电路，测试RC无源低通滤波器的特性。实验时，必须在保持正弦波信号输入电压（U）幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用实验箱提供的数字式真有效 1值交流电压表（10HzfVlMHz=，测量RC滤波器输出端电压U
4、的幅值，并把所测的数据记 2录表一。注意每当改变信号源频率时，都必须观测一下输入信号U使之保持不变。实验时应1接入双踪示波器，分别观测输入U和输出U的波形（注意：在整个实验过程中应保持U恒1 2 1定不变）。表一：F(Hz)3 =1/RC0(rad/s)f =3 /20 0n(Hz)U (V)1U (V)2（2） 测试 RC 有源低通滤器的幅频特性实验电路如图4-2-1 （b）所示。取R=1K、C = 0.01uF、放大系数K=1。测试方法用（1）中相同的方法进行实验操作, 并将实验数据记入表二中。表二：F(Hz)3 =1/RC0(rad/s)f =3 /20 0n(Hz)U (V)1U (V
5、)23、分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。实验步骤、数据记录表格及实验内容, 自行拟定。（根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。对于同类型的无源 和有源滤波器幅频特性，要求绘制在同一坐标纸上。以便比较，计算出各自特征频率、截 止频率和通频带。）4、研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应（选做，实验步骤自拟）。五、实验测试数据表格记录表3-1无源低通F(Hz)130970742914.70k594974692351二0 RCf U (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)22.882.882.882.880.
6、1720.01610516k表3-2有源低通F(Hz)655053851416010307309211二0 RCf f0二炭U (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)22.882.882.802.642.00.6410516k表3-3无源HPFF(Hz)328324658883054157476470513242.0k1o =0 RCf OU (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)21.601.922.402.562.722.810516k表3-4无源BPFF(Hz)56651389516021
7、1596521406369731o 二0 RCf O f0= 2tU (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)20.80.961.041.040.960.9010516k表3-5无源BEFF(Hz)78605461015934369786884761o 二0 RCf O f0二炭U (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)22.882.801.760.161.202.7210516k表3-6有源HPFF(Hz)11537154372252727298547281341661二0 RCf U (V)1
8、2.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)21.041.361.842.002.402.7210516k表3-7有源BPFF(Hz)5800741897121303616095282541二0 RCf f0二云U (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)22.082.723.764.965.283.4410516k表3-8有源BEFF(Hz)129972742415641349884713981o =0 RCf O f0= 2TU (V)12.882.882.882.882.882.88(rad/s)(Hz)U (V)22.802.801.680.161.762.7210516k七、实验结论与感悟（或讨论）总结实验；对实验的感受和领悟；以及对实验中某些问题、现象、方法、数据、结果等 等内容的讨论。实验时，必须在保持正弦波信号输入电压幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，输入信 号幅度不宜过大有缘滤波器实验时输出端不可短路
