实验十六低通滤波器

一、实验目的

1．学习滤波器的幅频特性的测试方法。

2．比较RC无源低通滤波器和有源低通滤波器的幅频特性。 二、原理

滤波器是一种双口网络，它能使指定频段的信号通过，抑制或滤掉其它频段的信号，常用在信息的处理和干扰的抑制等方面。无源滤波器可以用R、L、C等无源元件构成。为了使滤波器特性得到改善，将无源滤波器与运算放大器组合，构成有源滤波器。滤波器通常从它工作的频率范围来命名，最基本的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器等。本实验仅研究低通滤波器。

图16-1

图16-1所示为一个无源低通滤波器，它的增益或转移电压函数为

K(j)V0VS113jRC(RC)11222



0(16-1)

0j3式中 01RC称为截止角频率。

其幅频特性为

K()K(j)V0VS1(1221(1RC)(3RC)22



9((16-2)

220)20)2 低通滤波器的幅频特性如图16-2所示，图中实线为理想低通滤器的幅频特性，虚线为实际低通滤波器的幅频特性。

图16-3所示为一个二阶有源低通滤波器。它的增益或转移电压函数K(j)可用节点法求得。对节点A

111jCVSjCVR1RRjCV0A (16-3)

图16-2

图16-3

对节点B

11VAjCVB0RR (16-4)

V经整理后得 将(16-4)代入(16-3)并注意VB0V0VS1(1jCR)11222K(j)11CR2222jcR



0(16-5)

0j2于是幅频特性

K()221(1RC)4CR2222120212

4(16-6)

220 比较式(16-2)与式(16-6)，可以看出，它们在形式上完全相同。但在0处，有源滤波器的K()比无源滤波器K()大。因而，有源器件的引入，改善了低通滤波器特性。 三、实验步骤

1．归图16-1接线。图中VS为信号源，R为电阻逢，C为电容箱。维持VS=1V，调f从40Hz到2000Hz(取8-10点)，用示波器分别测量VS及V0。

2．照图16-3接线，维持VS=1V，重复步骤1进行实验。 四、实验报告要求

根据测量数据在同一坐标上作出有源及无源低通滤波器的幅频特性。并将两者进行比较，算了截止频率。 五、实验设备 示波器 电阻箱 电容箱 信号源 直流稳压电源

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