东南大学模电实次实验有源滤波器

东南大学电工电子实验中心

实验报告

学号：04009543 姓名：顾馨月

第8次

实验名称：有源滤波器实验

提交报告时间：2011年月日

完成名次：

成绩：审批教师：团雷鸣

实验八有源滤波器实验

实验目的：

1、掌握由运算放大器组成的RC 有源滤波器的工作原理

2、熟练掌握RC 有源滤波器的工程设计方法

3、掌握滤波器基本参数的测量方法

4、进一步熟悉MultiSim 软件高级分析功能的使用方法设计提示：

1、有源滤波器设计中选择运算放大器主要考虑带宽、增益范围、噪声、动态范围这四个参

数。

(I) 带宽：当为滤波器选择运算放大器时，一个通用的规则就是确保它具有所希望滤波

器频率10倍以上带宽，最好是20倍的带宽。如果设计一个高通滤波器，则要确保运算放大器的带宽满足所有信号通过。

(II) 增益范围：有源滤波器设计需要有一定的增益。如果所选择的运算放大器是一个电

压反馈型的放大器，使用较大的增益将会导致其带宽低於预期的最大带宽，并会在最差的情况下振荡。对一个电流反馈型运算放大器来说，增益取的不合适将被迫使用对於实际应用来说太小或太大的电阻。 (III) 噪声：运算放大器的输入电压和输入电流的噪声将影响滤波器输出端的噪声。在噪

声为主要考虑因素的应用里，你需要计算这些影响（以及电路中的电阻所产生热噪声的影响）以确定所有这些噪声的叠加是否处在有源滤波器可接受的范围内。 (IV) 动态范围：在具有高Q 值的滤波器里面，中间信号有可能大於输入信号或者大於

输出信号。对操作恰当的滤波器来说，所有的这些信号必须能够通过而无出现削波或过度失真的情况

2、目前已经有很多专业的有源滤波器设计软件如：德州仪器的Filter Pro 、国家半导体

WEBENCH? 中的Active Filter Designer 、Nuhertz Technologies 的Filter Solutions 等。这些软件可以根据您的设计指标要求很快的算出电路参数，很大程度上节省了开发周期。预习思考：

1、根据38页实验内容1的指标要求，设计一个低通滤波器，画出电路图，计算各元件参

数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。（1）计算过程：

根据设计要求：截止频率7.0,20==Q kHz f ，利用公式有：根据现有元件的标称值，选择R f =44k,R F =25k ，使得

57.044

≈=f F R R 逼近计算值。此时的实际值应为7.0,57.10≈=Q A 当C C C R R R ====2121,时，

由,221

0kHz RC

f ==

π得到)(1096.75F RC ?Ω?=-

取R=8k,C=0.01uf ，使5

10.08-?=RC 逼近计算值，（2）电路设计图：

2、根据39页实验内容2的指标要求，设计一个高通滤波器，画出电路图，计算各元件参

数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。（1）计算过程：根据设计要求：截止频率Hz f 5000=，仍取7.0=Q ，利用公式有：由于Q 的取值不变，f F R R , 的选取，通带增益0A 与上题一样。当C C C R R R ====2121,时，由,50021

0Hz RC

f ==

π得到)(1018.34F RC ?Ω?=-

取nF C k R 100,85.13=Ω=，使4

10185.3-?=RC 逼近计算值，（2）电路设计与MultiSim 模拟：

3、用Multisim软件完成38页实验内容1、2、3

Multisim仿真结果：

(1)低通滤波器

1）幅频特性曲线：带内增益为3.9076dB ,即A=1.57

2）由图可看出截止频率测得为1.999kHz：

3）在幅频特性曲线上找到4KHZ和8KHZ所对应分贝数，若满足衰减速率为30dB/十倍频，即9.03dB/倍频，由图可看出衰减速率已达到11.76dB/倍频，满足条件。

4)将电路中的C1由输出端改为接地，重复前面的分析，比较两者区别，并进行分析讨论。幅频特性曲线如下，带内增益不变：

截止频率变小，测得为743.0HZ.

分析：使用单端正反馈型二阶低通有源滤波器，将1C

接地端改接到输出端是为了改善

10=ωω附近的滤波器性能。因为在10

<ωω且接近1的范围内，o u 和i u 相位差小于 90，1C 起正反馈作用，因而有利于提高这段范围内的输出幅度，而在频带外即

??ωω

时，o u 和i u 基本相同，1C 起促进带外衰减的作用。

5）观察Q 值变化对幅频特性的影响，将反馈电阻改为RF ’=2RF,重复前面的分析，描下波形，观察两者的区别，并进行分析讨论。

将反馈电阻改为RF ’=2RF 后，'

01120.57 2.14F f R A R =+=+?=,'0

1 1.163Q A ==- 由下面幅频特性可知带内增益变为6.59dB

截止频率变大，测得为3.07KHZ ,如上图所示.

测得带外衰减速率为12.80db/倍频，相比Q 值为0.7时增大。

和书中Q值不同对应的幅频特性曲线吻合。

(2)高通滤波器

1)幅频特性曲线：

测得截止频率为506.9HZ,满足条件

测得F0=0.5F0时的幅度衰减为12dB，如上图，满足条件。

（3）带通滤波器

实物搭接完成38页实验内容3，测量带内增益、截止频率和带外衰减速率，画出幅频特性曲线。

由图中数据可算得理论上

中心频率：

723.4

22221010

f HZ

RC K

ππ-

==≈

???

通带放大倍数0

，

12,

=+=

通带截止频率和通带宽度：

[(3)4(3)]51)447.1

p of of

f A A HZ

=-+-=≈

[(3)4(3)]361.7(51) 1.18

p of of

f A A KHZ

=-+-=≈

740.9

p p

BW f f HZ

=-=

品质因数：

幅频特性曲线如下：测得中心频率为753.3HZ,和理论较接近。

通带上限截止频率：

通带下限截止频率：

带宽：801.3Hz Q 值：

BPF 的Q 值是中心频率与通带宽度之比，为：

753.3

0.94801.3Q =

均符合理论值。必做实验

1、实物搭接完成38页实内容1、2，测量带内增益、截止频率和带外衰减速率，画出幅频特性曲线

A 、低通滤波器

(1)数据测量与记录：保证V Vipp 2=

Vi V o /

1.56 1.54 1.54 1.46 1.44 1.02 0.76 0.6 0.02 Hz f /

300

500

800

1.2K

2.0K

2.5K

2)实验部分截图

1)通带

2）截止

3)4K

4)8K

有源滤波实验报告

姓名: 学号：2009118125 班级：电工二班实验十一有源滤波器实验目的 1. 掌握有缘滤波器的构成及其特性 2. 学习有缘滤波器的幅频特性的测量方法实验仪器数字示波器信号发生器交流毫伏表直流电源预习要求 1. 复习有缘滤波器的概念、工作原理。 2. 分析计算图5-11-1、图5-11-2电路的截止频率，图5-11-3电路的中心频率。 3. 画出三个电路的幅频特性曲线实验原理有源滤波器又称作有源选频电路，通常用继承运放和电阻，电容网络构成。它的作用是让指定频段信号通过，而将其余频段信号加以抑制或大幅度衰减。分低通、高通、带通、带阻等电路。 1. 低通滤波电路低通滤波器是指通过低频而抑制高频信号的滤波器，如图5-11-1所示为二阶低通滤波器。传输函数： 200 11()f A j Q ωωωω-+ 1 (1)f f R A R =+ 1( )3f Q A =- 01 RC ω= 根据上式可知，当Q 取不同值时，可使电路的频率特性具有不同的特点。一般Q 取0.7。 2. 高通滤波器高通滤波器的功能是使频率高于某一数值（如fo ）的信号通过，而低于fo 的信号不能通过。图5-11-2电路为二阶高通滤波器。

其频率特性为：200()11()f A H j j Q ωωωωω = -- 1 1f f R A R =+ 13f Q A = - 01RC ω = 3. 带通滤波器带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器构成，也可以直接由集成运放外加RC 网络构成，不同的构成方法，其滤波特性也不同。带通滤波器的功能是指定频段内的信号通过而衰减其它频段的信号。 4．带阻滤波器带阻滤波器又称陷波器，它衰减指定频段的信号，而让其它频段的信号通过。带阻滤波器可由低通电路和高通电路构成，也可由集成运放外加RC 网络构成。常用的带阻滤波器是由双T 网络构成的，如图5-11-3所示。其幅频特性为：

DSP实验报告

东南大学自动化学院实验报告课程名称： DSP技术及课程设计实验名称：直流无刷电机控制综合实验院（系）：自动化专业：自动化姓名：ssb 学号：08011 实验室：304 实验组别：同组人员：ssb1 ssb2 实验时间：2014年 6 月 5 日评定成绩：审阅教师：

目录 1.实验目的和要求 (3) 1.1 实验目的 (3) 1.2 实验要求 (3) 1.2.1 基本功能 (3) 1.2.2 提高功能 (3) 2.实验设备与器材配置 (3) 3.实验原理 (3) 3.1 直流无刷电动机 (3) 3.2 电机驱动与控制 (5) 3.3 中断模块 (7) 3.3.1 通用定时器介绍及其控制方法 (7) 3.3.2 中断响应过程 (7) 3.4 AD模块 (8) 3.4.1 TMS320F28335A 芯片自带模数转换模块特性 (8) 3.4.2 模数模块介绍 (8) 3.4.3 模数转换的程序控制 (8) 4.实验方案与实验步骤 (8) 4.1 准备实验1：霍尔传感器捕获 (8) 4.1.1 实验目的 (8) 4.1.2 实验内容 (9) 4.1.2.1 准备 (9) 4.1.2.2 霍尔传感器捕获 (9) 4.2 准备实验2：直流无刷电机(BLDC)控制 (10) 4.2.1 程序框架原理 (10) 4.2.1.1 理解程序框架 (10) 4.2.1.2 基于drvlib281x库的PWM波形产生 (11) 4.2.2 根据捕获状态驱动电机运转 (12) 4.2.2.1 目的 (12) 4.2.2.2 分析 (12) 4.3 考核实验：直流无刷电机调速控制系统 (13) 4.3.1 初始化工作 (13) 4.3.2 初始化定时器0.... . (13) 4.3.3初始化IO口 (13) 4.3.4中断模块.... (13) 4.3.5 AD模块 (14) 4.3.6在液晶屏显示 (15) 4.3.7电机控制 (17) 4.3.7.1 控制速度方式选择 (17) 4.3.7.2 控制速度和转向 (18) 4.3.8延时子函数 (19) 4.3.9闭环PID调速 (19)

有源带通滤波器设计

二阶有源模拟带通滤波器设计摘要滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。滤波器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。按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例，介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。设计中用RC网络和集成运放组成，组成电路选用LM324不仅可以滤波，还可以进行放大。关键字：带通滤波器 LM324 RC网络

目录目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.2 解决方法 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)

电路实验报告12 有源滤波器设计

课程名称：电路与电子技术实验II 指导老师：沈连丰成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器设计实验类型：________________同组学生姓名：__________ 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、实验目的和要求 1、掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2、学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3、了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4、用EDA仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。二、实验内容和原理 1、滤波器的5个主要指标： (1) 传递函数A v(s) ：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。 (2) 通带增益A v p：为一个实数。（针对LPF）、（针对HPF）、（针对BPF）、（针对BEF）。 (3) 固有频率f0：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。 (4) 通带截止频率f p：滤波器增益下降到其通带增益A v p 的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB 频率、半功率点、上限频率（ωH 、f H ）或下限频率（ωL 、f L ）。 (5) 品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。例如，在低通和高通滤波器中，定义为当时增益的模与通带增益之比。 2、有源滤波器的设计流程：设计一个有源低通滤波器时，一般可以先按照预定的性能指标，选择一定的电路形式，然后写出电路的电压传递函数，计算并选定电路中的各个元器件参数。最后再通过实验进行调试，确定实际的器件参数。三、实验器材运放LM358、四、操作方法和实验步骤 1、实验内容 (1) 在实验板上安装所设计的电路。 (2) 有源滤波器的静态调零。 (3) 测量滤波器的通带增益A v p、通带截止频率f p。 (4) 测量滤波器的频率特性（有条件时可使用扫频仪）。 (5) 改变电路参数，研究品质因数Q 对滤波器频率特性的影响。 2、设计一个二阶有源低通滤波器。具体要求如下： (1) 通带截止频率：f p=1kHz；

东南大学传感器技术复习要点

绪论 1传感器的基本概念：能感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 2传感器构成法：自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型 3传感器按照传感机理分类：结构型，以敏感元件结构参数变化实现信号转换；物性型，以敏感元件物性效应实现信号转换。第一章传感器技术基础 1传感器的一般数学模型：静态模型、动态模型 2传感器的特性和指标传感器的静态模型：线性度、回差（滞后）、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差；传感器的动态模型：频率响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。 3改善传感器性能的技术途径：结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰控制，零示法、微差法与闭环技术，补偿、校正与“有源化”，集成化、智能化与信息融合。 4合理选择传感器的基本原则和方法：依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。 5传感器的标定和校准静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标，如：静态灵敏度、非线性、回差、重复性等；动态标定：动态标定主要用于检测、测试传感器的动态特性指标，如：动态灵敏度、频率响应和固有频率等。第二章电阻式传感器 1概念：通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。 2电阻应变计的主要特性静态特性：灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限动态特性：对正弦应变波、阶跃应变波的响应，疲劳寿命。 3温度效应及其补偿热补偿原因：在实际应用应变计时，工作温度可能偏离室温，甚至超出常温范围，导致工作特性改变，影响输出。（这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，叫应变计的温度效应。）在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。

有源滤波器设计实例

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

自动检测技术实验一

东南大学自动化学院实验报告课程名称：检测技术第1 次实验

实验名称：实验一、三、五、八、九院（系）：自动化专业：自动化：学号：实验室：实验组别：同组人员：实验时间：2013 年11月16日评定成绩：审阅教师：实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。二、实验器材及连线主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

图2-1 应变式传感器安装示意图图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零

拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-1，画出实验曲线。表2-1 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 15.2 30.5 45.9 61.5 77.0 92.4 108.0 132.8 148.3 163.9 拟合方程为：0.834 4.1933 U W =?- 重量20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

有源滤波器实验报告

有源滤波器实验报告文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

实验七集成运算放大器的基本应用(Ⅱ)—有源滤波器一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。二、实验原理（a）低通（b）高通 (c) 带通（d）带阻图7－1 四种滤波电路的幅频特性示意图由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图7－1所示。具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。 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7－2（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7－2（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7－2 二阶低通滤波器电路性能参数 1 f uP R R 1A + = 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1 f O = 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 uP A 31 Q -= 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7－2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7－3(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。

有源滤波器实验报告

实验报告课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：张德华成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器实验类型：模拟电路实验一、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、实验目的和要求 1.了解有源滤波器的工作原理、特点； 2.掌握有源滤波器典型电路的设计、分析与实现； 3.学习有源滤波器典型电路的频率特性测量方法、电路调试与参数测试，了解其滤波性能； 4.通过仿真方法进一步研究有源滤波电路，了解不同的有源滤波器结构、参数等对滤波性能的影响。二、实验内容和原理实验内容： 1.原理分析； 2.频率特性； 3.滤波效果。实验原理： 0.滤波器 ⑴定义：让指定频段的信号通过，而将其余频段上的信号加以抑制，或使其急剧衰减。（选频电路） ⑵分类： a)按照器件类型分类：无源滤波器：由电阻、电容和电感等无源元件组成；有源滤波器：采用集成运放和RC 网络为主体； b)按照频段分类：低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、带通滤波器（BPF ）、带阻滤波器（BEF ）；通带：能够通过（或在一定范围内衰减）的信号频率范围；阻带：被抑制（或急剧衰减）的信号频率范围；过渡带越窄，说明滤波电路的选频特性越好。

⑷关键指标：传递函数（频率响应特性函数）A v：反映滤波器增益随频率的变化关系；固有频率（谐振频率）f c、ωc：电路无损耗时的频率参数，其值由电路器件决定；通带增益：A0（针对LPF）、A∞（针对HPF）、A r（针对BPF）；截止频率（-3dB频率）f p、ωp：增益下降到通带增益时所对应的频率；品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同（低通、高通滤波器中，定义为当f = fc 时增益模与通带增益模之比）。 1.一阶低通有源滤波器 ⑴电路原理图： ⑵关键指标： ⑶幅频特性图： ⑴电路原理图： ⑵关键指标：

有源滤波器实验报告

实验七集成运算放大器的基本应用(n )—有源滤波器一、实验目的 i 熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。二、实验原理 (a )低通 (b )高通 (c)带通 (d )带阻图7—1四种滤波电路的幅频特性示意图由RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为 RC 有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通 (LPF)、高通 (HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图 7— 1所示。具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但 RC 网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶 RC 有滤波器级联实现。 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7— 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，弓I 入适量的正反馈，以改善幅频特性。图 7—2 (b )为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a) 电路图图7—2二阶低通滤波器电路性能参数 ―1奈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。 (b)频率特性 1 2 T RC

东南大学自控实验报告实验三闭环电压控制系统研究

东南大学《自动控制原理》实验报告实验名称：实验三闭环电压控制系统研究院（系）：专业：姓名：学号：实验室： 416 实验组别：同组人员：实验时间：年 11月 24日评定成绩：审阅教师：

实验三闭环电压控制系统研究一、实验目的：（1）经过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。（2）会正确实现闭环负反馈。（3）经过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。二、实验原理：（1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表示、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。因此，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就能够“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式能够做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。（2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的

闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制能够带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。经过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。（3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也能够认为是一个真实的电压控制系统。三、实验设备： THBDC-1实验平台四、实验线路图：五、实验步骤：（1）如图接线，建议使用运算放大器U8、U10、U9、U11、U13。

有源模拟滤波器实验报告

实验报告

工程大学教务处制一、实验目的 1.掌握滤波器的滤波性能特点。 2.掌握常规模拟滤波器的设计、实现、调试、测试方法。 3.掌握滤波器主要参数的调试方法。 4.了解电路软件的仿真方法。二、实验原理有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的结束n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下： 1.根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。 2.选择具体的电路形式。 3.根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。 4.解方程组求出电路中元件的具体数值。 5.安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。根据滤波器所能通过信号的频率围或阻带信号频率围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器。 a)有源二阶低通滤波器（LPF）图1 压控电压源二阶低通滤波器 b)有源二阶高通滤波器（HPF）

图2 压控电压源二阶高通滤波器 c)有源带通滤波器（BPF）图3 压控电压源二阶带通滤波器 d)带阻滤波器（NF）图4 压控电压源双T 二阶有源带阻滤波器三、实验仪器 1.示波器 2.信号源 3.万用表 4.直流稳压电源四、实验容

1.二阶低通滤波器 ①参照图4 电路安装二阶低通滤波器。元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 17k Ω，R4 =10k Ω， C1 = C2 = C =0.1μF，计算截止频率fc、通带电压放大倍数Auo 和Q 的值。 ②利用MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。 ③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，并将测量结果与理论值相比较。 2.二阶高通滤波器 ①参照图6 电路安装二阶高通滤波器。元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 1.7k Ω，R4 = 10kΩ，C1 = C2 = C = 0.1μF，Q = 0.707，计算截止频率fc 和通带电压放大倍数Auo 的值。 ②利用MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。 ③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，并将测量结果与理论值相比较。 3.二阶带通滤波器 ①参照图9 电路安装二阶带通滤波器。元件值取：R1 = R2 = R = 1.5kΩ，R3 = 2R = 3kΩ，R4 = 10kΩ， R5 = 19kΩ，C1 = C2 = C = 0.1μF，计算截止频率fc、通带电压放大倍数Auo 和 Q 的值。 ②利用MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。 ③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，测出带宽BW，并将测量结果与理论值相比较。 4.二阶带阻滤波器 ①参照图12 电路安装二阶带通滤波器。元件值取：R1 = R2 =R = 3kΩ，R3 = 0.5R = 1.5kΩ，R4 = 20kΩ， R5 = 10kΩ，C1 = C2 = C = 0.1μF，C3 = 2C = 0.2μF，计算截止频率fc、通带电压放大倍数Auo 和Q 的值。 ②利用MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。 ③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，测出带宽BW，并将测量结果与理论值相比较。五、实验预习和仿真 1.压控电压源型有源二阶低通滤波器仿真电路：

7.有源滤波器设计实验

电气工程学院实验名称：有源滤波器设计实验课程：电路与电子技术实验2 课程号：101C0330 学期：2018春夏学期任课教师：沈连丰

课程名称：电路与电子技术实验2 指导老师：沈连丰成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器设计实验实验类型：练习型一、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、实验目的和要求 1．掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2．学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3．了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4．用EDA仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。二、实验内容和原理实验原理： 1.传递函数A v(s) ：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。 2.通带增益A v p：为一个实数。（针对LPF）、（针对HPF）、（针对BPF）、（针对BEF）。 3.固有频率f0：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。 4.通带截止频率f p：滤波器增益下降到其通带增益A v p 的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB 频率、半功率点、上限频率（ωH 、f H ）或下限频率（ωL 、f L ）。 5.品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。例如，在低通和高通滤波器中，定义为当时增益的模与通带增益之比。实验内容： 1.设计一个简单的二阶、有源、低通滤波器(LPF，同相型)，并测量其幅频特性。 2.设计一个简单的有源、低通滤波器(LPF，同相型)，并测量其幅频特性。 3.设计一个二阶、有源、压控型(单一正反馈支路)、低通滤波器(LPF，同相型），并测量其幅频特性。 4.设计一个二阶、有源、多路负反馈型、低通滤波器(LPF，反相型)，并测量其幅频特性。三、主要仪器设备 1.集成运算放大器LM358 2.电阻电容等元器件 3.MY61数字万用表 4.示波器 5.函数信号发生器

自动检测技术实验一

自动检测技术实验一-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

东南大学自动化学院实验报告课程名称：检测技术第 1 次实验实验名称：实验一、三、五、八、九院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：实验组别：同组人员：实验时间：2013 年 11 月 16 日评定成绩：审阅教师：

实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。二、实验器材及连线主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。图2-1 应变式传感器安装示意图

图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi ＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验

有源滤波器实验报告

实验七集成运算放大器的基本应用(H)—有源滤波器一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。二、实验原理图7 —1四种滤波电路的幅频特性示意图由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图7 —1所示。具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性 (a)低通 (C)带通(d)带阻

衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。 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7 —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，弓I入适量的正反馈，以改善幅频特性。图7—2 ( b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线。图7 —2二阶低通滤波器电路性能参数 R f A UP=^- 二阶低通滤波器的通带增益 R I 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。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7—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7 —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。 1 2ΠR 1 3 -A UP 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 (a) 电路图(b)频率特性

东南大学模电第八次实验有源滤波器要点

东南大学电工电子实验中心实验报告学号：04009543 姓名：顾馨月第8次实验名称：有源滤波器实验提交报告时间：2011年月日完成名次：成绩：审批教师：团雷鸣

实验八有源滤波器实验实验目的： 1、掌握由运算放大器组成的RC 有源滤波器的工作原理 2、熟练掌握RC 有源滤波器的工程设计方法 3、掌握滤波器基本参数的测量方法 4、进一步熟悉MultiSim 软件高级分析功能的使用方法设计提示： 1、有源滤波器设计中选择运算放大器主要考虑带宽、增益范围、噪声、动态范围这四个参数。 (I) 带宽：当为滤波器选择运算放大器时，一个通用的规则就是确保它具有所希望滤波器频率10倍以上带宽，最好是20倍的带宽。如果设计一个高通滤波器，则要确保运算放大器的带宽满足所有信号通过。 (II) 增益范围：有源滤波器设计需要有一定的增益。如果所选择的运算放大器是一个电压反馈型的放大器，使用较大的增益将会导致其带宽低於预期的最大带宽，并会在最差的情况下振荡。对一个电流反馈型运算放大器来说，增益取的不合适将被迫使用对於实际应用来说太小或太大的电阻。 (III) 噪声：运算放大器的输入电压和输入电流的噪声将影响滤波器输出端的噪声。在噪声为主要考虑因素的应用里，你需要计算这些影响（以及电路中的电阻所产生热噪声的影响）以确定所有这些噪声的叠加是否处在有源滤波器可接受的范围内。 (IV) 动态范围：在具有高Q 值的滤波器里面，中间信号有可能大於输入信号或者大於输出信号。对操作恰当的滤波器来说，所有的这些信号必须能够通过而无出现削波或过度失真的情况 2、目前已经有很多专业的有源滤波器设计软件如：德州仪器的Filter Pro 、国家半导体 WEBENCH? 中的Active Filter Designer 、Nuhertz Technologies 的Filter Solutions 等。这些软件可以根据您的设计指标要求很快的算出电路参数，很大程度上节省了开发周期。预习思考： 1、根据38页实验内容1的指标要求，设计一个低通滤波器，画出电路图，计算各元件参数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。（1）计算过程：根据设计要求：截止频率7.0,20==Q kHz f ，利用公式有：根据现有元件的标称值，选择R f =44k,R F =25k ，使得 57.044 25 ≈=f F R R 逼近计算值。此时的实际值应为7.0,57.10≈=Q A 当C C C R R R ====2121,时，

RC有源滤波器实验设计报告

《RC有源滤波器快速设计》实验报告小组成员：黄文成习灿方丹指导老师: 汤依婷湖北经济学院电子工程系 2013．03

摘要：由RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为RC 有源滤波器，其功能是让一定范围内的频率通过，抑制或者急剧衰减频率范围以外的信号。因受到运算放大器带宽的限制，这类滤波器仅适用于低频范围。根据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。滤波器的用处非常大，它可以处理信号,虑去无用的干扰信号，使信号满足自己的需要。如许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。目前，滤波器被广泛用于通信、广播、雷达以及许多仪器设备中。设计性能指示要求方案（一）一级二阶低通与一级二阶高通级联。截至频率 Hz f H 3000=,Hz f L 300=, 增益10=V A 阻带衰减速度为-40dB/10倍频方案（二）一级二阶带通滤波器。中心频率KHz f 10=，增益2=V A ，品质因素10=Q 一、方案设计方案（一）实现二阶带通滤波器的电路有压控电压源（VCVS ）电路和无限增益多路反馈(MFB)电路。如果要求带宽BW 的范围很宽，可采用一级二阶高通滤波器与一级二阶低通滤波器相级联，但其阻带的衰减率为-40db/10倍频程，滤波器的带宽由两个滤波器的截止频率所决定。所以我们选用一个截止频率为300Hz ，增益为2的二阶低通滤波器和一个截止频率为3KHz ，增益为5的二阶高通滤波器。方案（二）

二阶带通滤波器的性能参数有中心角频率0w 或0f ，0w 对应的增益为v A ，带宽L H f f BW -=，品质因素BW f Q 0 =，Q 值越高，滤波器选择性越好，衰减速度越高，但Q 值也不能太高，否则会使电路难以调整，故取10=Q 。二、电路设计设计步骤： 1.根据截至频率c f 选定一个电容C 的标称值（单位uF ），使其满足C f K c 100 = （101≤≤K ） 2.设计表中查出与v A 对应的电容值及1=K 时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数K ，得到电阻的设计值。 3.实际调整并修改电容、电阻值，测量滤波器的性能参数是否满足设计要求。三、调试与测试结果 1. 低通滤波电路仿真图

低通滤波器设计实验报告完整版

低通滤波器设计实验报告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

低通滤波器设计一、设计目的 1、学习对二阶有源RC 滤波器电路的设计与分析； 2、练习使用软件ORCAD （PISPICE ）绘制滤波电路； 3、掌握在ORCAD （PISPICE ）中仿真观察滤波电路的幅频特性与相频特性曲线。二、设计指标 1、设计低通滤波器截止频率为W=2*10^5rad/s; 2、品质因数Q=1/2; 三、设计步骤 1、考虑到原件分散性对整个电路灵敏度的影响，我们选择 R1=R2=R,C1=C2=C ，来减少原件分散性带来的问题； 2、考虑到电容种类比较少，我们先选择电容的值，选择电容 C=1nF; 3、由给定的Wp 值,求出R 12121C C R R Wp ==RC 1=2*10^5 解得：R=5K 4、根据给定的Q ，求解K Q=2121C C R R /K)RC -(1+r2)C1+(R1= K -31 解得：K=3-Q 1 =

5、根据求出K值，确定Ra与Rb的值 Ra=2 K=1+ Rb Ra=Rb 这里取 Ra=Rb=10K; 四、电路仿真 1、电路仿真图： 2、低通滤波器幅频特性曲线 3、低通滤波器相频特性曲线注：改变电容的值：当C1=C2=C=10nF时低通滤波器幅频特性曲线低通滤波器相频特性曲线五、参数分析 1、从幅频特性图看出：该低通滤波器的截止频率大约33KHz, 而我们指标要求设计截止频率 f= Wp/2= 存在明显误差； 2、从幅频特性曲线看出，在截至频率附近出现凸起情况,这是二阶滤波器所特有的特性； 3、从相频特性曲线看出，该低通滤波器的相频特性相比比较好。 4、改变电容电阻的值，发现幅频特性曲线稍有不同，因此，我们在设计高精度低误差的滤波器时一定要注意原件参数的选择。六、设计心得:

有源滤波器实验报告

来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC 网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC 有滤波器级联实现。 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7－2（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7－2（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7－2 二阶低通滤波器电路性能参数 1 f uP R R 1A + = 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1 f O = 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 uP A 31 Q -= 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7－2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