集成运算放大器的基本应用有源滤波器Word格式.docx
《集成运算放大器的基本应用有源滤波器Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成运算放大器的基本应用有源滤波器Word格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1、低通滤波器（LPF）
低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。
如图9－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。
图9－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。
（a）电路图 （b）频率特性
图9－2二阶低通滤波器
电路性能参数
二阶低通滤波器的通带增益
截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
2、高通滤波器（HPF）
与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。
只要将图9－2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图9－3（a）所示。
高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照LPH分析方法，不难求得HPF的幅频特性。
（a）电路图（b）幅频特性
图9－3二阶高通滤波器
电路性能参数AuP、fO、Q各量的函义同二阶低通滤波器。
图9－3（b）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，可见，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。
3、带通滤波器（BPF）
（a）电路图 （b）幅频特性
图9-4二阶带通滤波器
这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图9－4（a）所示。
电路性能参数
通带增益
中心频率
通带宽度
选择性
此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
4、带阻滤波器（BEF）
如图9－5（a）所示，这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。
在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。
（a）电路图（b）频率特性
图9－5二阶带阻滤波器
通带增益
中心频率
带阻宽度 B＝2（2－Aup）f0
选择性
三、实验设备与器件
1、±
12V直流电源4、交流毫伏表
2、函数信号发生器5、频率计
3、双踪示波器6、μA741×
1
电阻器、电容器若干。
四、实验内容
1、二阶低通滤波器
实验电路如图9－2（a）
（1）粗测：
接通±
12V电源。
ui接函数信号发生器，令其输出为Ui＝1V的正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，用示波器或交流毫伏表观察输出电压幅度的变化是否具备低通特性，如不具备，应排除电路故障。
（2）在输出波形不失真的条件下，选取适当幅度的正弦输入信号
Ui=100mv（CH2），在维持输入信号幅度不变的情况下，逐点改变输入信号频率。
测量输出电压，记入表9-1中，描绘频率特性曲线。
图9-6低通滤波器电路仿真图
图9-7Uo与Ui波形图（f=100Hz）
9-8图Uo与Ui波形图（f=300Hz）
图9-9Uo与Ui波形图（f=1500Hz）
表9－1
Ui（mv）
Uo（mv）
f（Hz）
f/fo
20lg（Uo/2Ui）
200
432
100
0.295858
0.66847511
472
0.591716
1.437640146
448
300
0.887574
0.984360453
324
400
1.183432
-1.830299622
216
500
1.47929
-5.352124804
152
600
1.775148
-8.404328068
114
700
2.071006
-10.9031028
88
800
2.366864
-13.15154638
70
900
2.662722
-15.13923903
54.4
1000
2.95858
-17.32922183
45.6
1100
3.254438
-18.86190297
39.2
1200
3.550296
-20.17547849
36
1300
3.846154
-20.91514981
29.6
1400
4.142012
-22.61536561
25.6
1500
4.43787
-23.87640052
23.2
1600
4.733728
-24.73144013
21.6
1700
5.029586
-25.3521248
18.4
1800
5.325444
-26.74484337
1900
5.621302
2000
5.91716
14.2
2100
6.213018
-28.99543294
13.4
2200
6.508876
-29.49910386
12.2
2300
6.804734
-30.31400321
10.1
2400
7.100592
-31.95477235
8.8
2500
7.39645
-33.15154638
7.6
2600
7.692308
-34.42492798
6.6
2700
7.988166
-35.65032112
6.3
2800
8.284024
-36.05438884
5.8
2900
8.579882
-36.77263996
5.6
3000
8.87574
-37.07743929
2、二阶高通滤波器
实验电路如图9－3（a）
输入Ui＝1V正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，观察电路是否具备高通特性。
（2）测绘高通滤波器的幅频特性曲线，记入表9-2。
图9-10高通滤波器电路仿真图
图9-11Uo与Ui波形图（f=500Hz）
图9-12Uo与Ui波形图（f=1000Hz）
图9-13Uo与Ui波形图（f=2000Hz）
五、实验总结
1、整理实验数据，画出各电路实测的幅频特性。
答：
如上所述
2、根据实验曲线，计算截止频率、中心频率，带宽及品质因数。
f（低通）=1/（2πRC）=338.63Hz
f（高通）=1/（2πRC）=1591.6Hz
Q=1/（3-Avp）=1/（3-2）=1
3、总结有源滤波电路的特性
对于高通滤波器，从示波器仿真结果可知：
当输入信号小于截止频率时，随着频率的增大输出信号越完整越稳定，电压增益越大。
当输入信号频率小到一定值时，信号被阻隔，无输出信号。
当输入信号大于等于截止频率时，信号被放
大，有完整输出。
因此，此有源高通滤波电路达到了预期要求，能够起到对低频信号衰弱，阻隔的作用，对于高于截止频率的信号，虽然电路能完整的输出并一定的放大，但是会有或多或少的相位移。
与高通滤波器相反，低通滤波器用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。
随着输入信号频率的增大，输出信号的幅值逐渐变小。
当输入信号的频率小于1000Hz时，输出信号衰减较小；
当输入信号的频率大于1000Hz时，输出信号有明显的衰减现象，即达到了滤波作用。
六、实物图
..
升级会员 