有源滤波器的设计与测量

有源滤波器的设计与测量

一、 验目的：
1.学习根据给定的条件，简单设计二阶压控电压源式LPF、HPF 和BPF。
2.练习根据实验内容，自己拟定具体的测量方案和实验记录的表格。
3.熟悉有源滤波电路的主要特点。
二、 预习要求：
1.认真阅读本实验指导书，熟悉有源滤波器的原理和本实验的具体要求。
2.按图7－1 和图7－3 电路，计算截至频率F0=600Hz,Q=0.8 时LPF 和 HPF 中的各
电阻值（已知C＝56nF）。
3.按图 7－5 电路计算中心频率F0＝600Hz，通带宽度为60Hz 的 BPF 电路中的各
电阻值（已知C＝56nF）。
4.拟定出LPF 和HPF 获得通带电压放大倍数Aup，截至频率F0 和幅频特性的测量
方法，以及BPF 的中心频率fp1、fp2 和幅频特性的测量方法。
5.根据实验内容，拟定出记录、测量、计算结果的表格。
三、 验原理：
在众多的滤波器中，由单运放和两节RC 网络组成的二阶有源滤波器，因其所用元
件较少，电路结构简单，且集成运放引入电压串联负反馈，可起到良好的隔离作用，所
以 成为常用的滤波电路形式。本实验就研究单运放二阶压控电压源RC 低通、高通、
带通滤波器。
1.二阶压控电压源LPF（Low pass filter）：
（1）电路结构：
二阶压控电压源LPF 又叫赛伦一凯LPF 电路，其电路形式见图7－1，它与简单二
阶RC LPF 电路的区别仅在于将电容C1 由接地改接到运放输出端，即集成运放引入了
正反馈支路。其目的时为了改善截至频率F0 附近的频率特性。
为了便于分析图中R1=R2=R,C1=C2=C。

图 7-1 二阶压控电压源LPF
（2）电压放大倍数和频幅特性，该电路的电压放大倍数：

大倍数。

图7-2 二阶压控电源LPF 的幅频特性
2、二阶压控电压源HPF(High pass filter)

图 7-3 二阶控压电压源HPF
图7－3 是二阶有源高通滤波器，与图7－1 有源LPF 相比较，RC 互换了位置，所
滤波器电路的结构是对偶的，电路形式改变后，若RC 不变，则它们的截至频率fp是

也应小于3，否则将产生自激。其频幅特性曲线见图7－4。

3、带通滤波器（BPF）
（1）电路构成
由如上分析不难发现，只要低通与高通滤波器相串联，并保证LPF 的截至频率高
于HPF 的截至频率，便可构成BPF。图7－5 是典型的BPF 电路。由图可以看出BPF
电路是由单运放与两节RC 网络组成，其中一节RC 为低通接法，另一节为高通接法，
并在两节RC 网络的M 点与运放输出端间跨接了3 所以该电路又称压控电压源BPF。

图7-5 二阶压控电压源BPF
（2）电压放大倍数与频率特性：

4、在＝100mv i 时，测量频幅特性曲线。 U
5、将LPF 改接为HPF，测量HPF 的频幅特性，并与LPF 的频幅特性相比较。
6、按设计的BPF 连接实验电路。
7、在输出波形基本不失真条件下选择输入信号的大小，测量BPF 的中心频率及
、，计算和通带宽度。
0 f
p1 f p2 f up A
8、用逐点法测量BPF 的频幅特性曲线。
六。、实验仪器
模拟电路实验学习机 一台
晶体管毫伏表 一台
示波器 一台
脉冲/函数发生器 一台
七、实验报告要求：
1、画出实验电路，注明通过计算最后确定的元件值。
2、整理测量数据，给出各实验内容的实验结果，画出频幅响应曲线。
3、比较LPF 和HPF，测量出通带电压放大倍数，通带截至频率与理论值间
的误差，分析产生误差的主要原因。
up A 0 f
4、比较BPF 测量出的中心频率、、与理论值间的误差，分析产生误差的主要原因。