实验报告
课程名称:____信号分析与处理实验________指导老师:__ _孙晖_____成绩:__________________ 实验名称:____无源滤波器和有源滤波器____实验类型:___________同组学生姓名:_张悦_刘启航__
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
1. 熟悉模拟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。 赣南日报电子版
二、实验器材
1. PC一台;
2. NI myDAQ便携式数据采集设备1套;
3. 面包板1块，电阻、电容、运算放大器 741 若干，导线。
三、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二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频率范围)的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC组件或RC组件构成的无源滤波器，也可由RC组件和有源器件构成的有源滤波器。 2. 滤波电路的一般结构如2―1所示。图中的Vi t 表示输入信号，V0(t)为输出信号。假设滤波器是一个线形时不变网络，则在复频域内其传递函数(系统函数)为 A(s),
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 jω)则有
A(jω),?A(jω)?ejφ ω
2-1
这里?A(jω)?为传递函数的模，φ ω 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
τ(ω),- 2-2
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。
3. 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(?A(jω)?,,)。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:
低通滤波电路 其幅频响应如图3-2a所示，图中A,表示低频增益?A?增益的幅值。由图可知，它的功能是通过从零到某一截止角频率ωH的低频信号，而对大于ωH的所有频率完全衰减，因此其带宽BW,ωH。
高通滤波电路 其幅频响应如图3-2b所示，由图可以看到，在0,ω,ωL范围内的频率为阻带，高于ωL的频率为通带。从理论上来说，它的带宽BW,?，但实际上，由于受有源器件带宽的限制，高通滤波电路的带宽也是有限的。
带通滤波电路 其幅频响应如图3-2c所示，图中ωL为低边截止角频率，ωH高边截止角频率，ω0为中心角频率。由图可知，它有两个阻带:0,ω,ωL和ω,ωH，因此带宽BW,ωH,ωL。
带阻滤波电路 其幅频响应如图3-2d所示，由图可知，它有两个通带:在0,ω,ωH和ω,ωL，和一个阻带:ωH,ω,ωL。因此它的功能是衰减ωL到ωH间的信号。同高通滤波电路相似，由于
受有源器件带宽的限制，通带ω,ωL也是有限的。
带阻滤波电路抑制频带中点所在角频率ω0也叫中心角频率。
图2-2 各种滤波电路的幅频响应
(a)低通滤波电路 LPF (b)高通滤波电路 HPF
(c)带通滤波电路 BPF (d)带阻滤波电路 BEF
四、实验内容与结果
打开LabVIEW SFP仪器套件，单击FGEN图标进入函数发生器功能，设置波形为正弦波，峰值为1V，由AO 0通道输出。
1. 测量低通滤波器的幅频特性
1 无源低通滤波器
八大山人传电路图如下
系统函数为:
Multisim仿真的波特图结果如下
玩3Q体会
LabVIEW仿真设置如下
仿真结果为
2 有源低通滤波器
电路图如下
系统函数:
Multisim仿真的波特图结果如下
LabVIEW仿真设置如下
仿真结果为
实验测量结果
A(逐点测量法
Vi/V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 f/Hz 100 1000
1500 2000 2500 3000 3500 5000 7500 10000 Vo/V
0.999 0.916 0.834 0.736 0.637 0.545 0.47 0.303 0.163
0.099 Gain -0.00435 -0.38105 -0.78834 -1.33122
-1.95861 -2.63603 -3.27902 -5.18557 -7.87812 -10.0436
截至频率:2.057kHz
B(测量波特图
2. 测量高通滤波器的频幅特性
1 无源高通滤波器
电路图如下
系统函数为:
Multisim仿真的波特图结果如下
LabVIEW仿真设置如下
仿真结果为
2 有源高通滤波器
电路图如下
系统函数:
Multisim仿真的波特图结果如下
LabVIEW仿真设置如下
仿真结果为
通风盘式实验结果
逐点测量法
Vi/V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 f/Hz 100 500
2000 3000 3500 4000 4500 6000 8000 10000 20000
Vo/V 0.003 0.025 0.26 0.436 0.513 0.537 0.627 0.745
0.834 0.87 0.978 Gain -25.2288 -16.0206 -5.85027
-3.60514 -2.89883 -2.70026 -2.02732 -1.27844 -0.78834
-0.60481 -0.09661
截止频率:4.847kHz
波特图
3. 测量带通滤波器的幅频特性
1 无源带通滤波器
电路图如下
系统函数:
Multisim仿真的波特图结果如下 乌克兰危机来龙去脉
LabVIEW仿真设置如下
仿真结果为
2 有源带通滤波器
电路图如下
系统函数:
豫公网安备41160202000603
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