有源滤波器设计实验

有源滤波器设计任务书

一、设计目的

1.         熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。           

2.         掌握二阶有源滤波电路的快速设计方法。

3.    掌握二阶有源滤波电路的调试及其幅频特性和相频特性的测试方法。

二、使用仪器与器材

信号发生器；双线示波器；万用表；直流稳压源；实验电路板；元器件若干。

三、设计任务
 

图中所示为无限增益多路反馈电路的一般形式,请选择适当类型无源元件Y1～Y5,以构成低通滤波器和高通滤波器

1.         请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器，通带增益 Kp=2，截止频率fc=5kHz，画出电路图。

2.         请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈切比雪夫高通滤波器，通带增益 Kp=2 截止频率fc=2kHz，画出电路图。

● 以上工作请在实验课前完成。写在实验报告中。

四、设计步骤

1.         按设计所确定的电路参数，在实验接插板上放入器件，连接低通滤波器（注意连接可靠，正确）

2． 将信号发生器的输出信号电压幅值调到1V，接入低通滤波器的输入端，并调整信号源的频率，在低通滤波器输出端测量所对应的幅值。（可用示波器或交流毫伏表测试，并计录输入频率值和所对应的输出幅值，测量 10～12 点。）

3． 用示波器李沙育图形测试低通滤波器的相频特性，测量 10～12 点。

4． 进行高通滤波器的电路连接及幅频特性和相频特性测试。测试方法同上。

五、设计报告要求与思考题

1.       复习并掌握滤波器的工作原理，设计方法及应注意问题。

2.       画出所设计的低通滤波器、高通滤波器的电路图。并注明元件参数。

3.       画出幅频特性与相频特性测试原理图，说明测试方法与步骤。

4.       以表格形式分别给出低通滤波器与高通滤波器的幅频特性与相频特性测试数据，并画出其特性曲线 。

5.       如果将低通滤波器与高通滤波器相串联，得到什么类型的滤波器，其通带与通带增益各为多少？画出其特性曲线。也可在实验中予以观测和证实 。

6.       为构成所得类型的滤波器，对低通滤波器与高通滤波器的特性有无特 
 
 
 
定要求。二者哪个在前有无关系？

附录：

1．几种滤波器原理图、幅频特性

2．设计思路

此次课题要求掌握最基本的二阶滤波器快速的设计方法。

要设计RC滤波器，一般采用查表归一快速的设计方法。使用这种方法，必须满足滤波器条件。

l         首先给定要求的截止频率fc；

l         增益Kp；

l         选取滤波器的类型（切比雪夫型、巴特沃斯型），（低通、高通、带通、带阻）；

l         选取（一阶、二阶、三阶、四阶、或高阶）滤波器，请参考一些相关资料。《测控电路》、《精密仪器电路》……然后按下述步骤设计：

（1） 先选择电容C1的标称值，电容C的初始值靠经验决定，通常以下面的数据作

参考：

f c ≤ 100Hz                  C = (10-0.1) μF

　                 ƒc = (100-1000)Hz                     C = (0.1-0.01) μF

ƒc  = (1-10k)Hz               C = (0.01-0.001) μF

ƒc  = (10-1000k)Hz        C = (1000-100)pF

ƒc  ≥ 100kHz                 C = (100-10)pF

（2）       所选择的电容C1的实际值，再按照下式计算电阻换标系数K

　
其中ƒc的单位为Hz；C1的单位为μF。

（3）       表2-1中查出C1和K＝1时的电阻值。

（4）       再将这些电阻值靠标称的实际电阻值。

3．设计实例

设计一个二阶无限增益多路反馈1dB切比雪夫型低通滤波器，增益Kp = 2，截频（指纹波之间的终止频率）ƒc = 5KHz。设计步骤如下：

按上述快速设计方法得到标称的电容取C ＝0.01μF，对应的参数K＝2，也可以由式
l         从下表中查出Kp＝2时，电容C1＝C＝0.01μF，K＝1时的电阻值。

R1=2.602 KΩ，

R2=5.204 KΩ，

R3=8.839 KΩ。

l         将上述电阻值乘以参数K=2，得：

R1=5.204 KΩ，                      取标称值5.1K+104Ω

R2=10.408KΩ，                     取标称值10K+408Ω

R3=17.698 KΩ。                    取标称值15K+2.7KΩ或≈18K