实验二、无源和有源滤波器一、实验目的1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性2、分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性3、掌握扫频仪的使用方法二、实验设备1、信号与系统实验箱（参考型号：TKSSB型）2、双踪示波器三、实验原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常 是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由 RLC 元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器 （LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）或带阻滤波器（BEF）四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率称为截止频率或转折频率。图2-1中的I H（jQ）l为通带电压放大倍数，四种滤波器的实验电路如图 2-2 所示。23+IKIKu】UIKIK(c)无源高通滤波器)育源高通滤波器0.01 pF 0.01 pF0. OlyF O.OlpF图 2-2 各种滤波器的实验线路图3、图2-3中，滤波器的频率特性H(j=1 H(jI Z申(0)式中I H(j0)l为滤波器的幅频特性，甲(0)为相频特性，它们可以通过实验方法测量出来。图 2-3 滤波器四、实验重难点1、本实验以 RC 无源/有源低通滤波器为重点进行实验数据的观测。2、熟悉函数信号发生器的使用。五、实验步骤1、示波器的通道1和通道2校准；2、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数 字毫伏表。3、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。测试RC无源低通滤波器的幅频特性。调节函数信号发生器，产生200Hz, IV的正弦波信号。将其接到图22（a）所示电路的输RC无源低通滤器的幅频特性RC有源低通滤器的幅频特性入端，保持输入电压U的幅值不变，逐渐改变其频率，观察输出电压U。幅值，并将测得的 数据记录表一。作图（a）RC无源低通滤波器的幅频特性曲线。表一：F(Hz)200500IK2K5K10K15K20K =1/RC o (rad/s)f = /2n oo(Hz)UI(V)U（V）测试RC有源低通滤器的幅频特性实验电路如图22（b）所示。将实验数据记入表二中。 表二：F(Hz)2005001K2K5K10K15K18K20K =1/RC o (rad/s)f = /2n oo(Hz)UI(V)U（V）4、测试无源和有源高通滤波器的幅频特性。测试RC无源高通滤波器的幅频特性F(Hz)2005001K2K5K10K20K40K50K80K100KUI(V)U（V）测试RC有源高通滤波器的幅频特性F(Hz)2001K2K5K10K20K22K30K40K60K70KUI(V)U（V）5、测试无源和有源带通滤波器的幅频特性。测试RC无源带通滤波器的幅频特性F(Hz)2005001K2K5K10K30K40K50K70K90K100Kq（v）U（v）测试RC有.源带通滤波器的幅频特性F(Hz)2005001K2K5K6K7K8K10K20K30K40K50K60KUI(V)U（v）F(Hz)70K80K100KUI(V)U（v）6、测试无源和有源带阻滤波器的幅频特性。测试RC无源带阻滤波器的幅频特性F(Hz)2005001K2K3K4K5K6K7K8K10K15K20K40KUI(V)U（v）F(Hz)50K60K70K100KU/V)U（v）测试RC有源带阻目滤波器的幅频特2性F(Hz)2001K2K3K4K5K6K7K8K10K16K20K30KUI(V)U（v）F(Hz)40K50K60K80K90K100KF(Hz) 40K50K 60K 80K 90K 100K六、注意事项U(V)U（v）1、在实验测量过程中，必须始终保持正弦波信号源的输出（即滤波器的输入）电压U 幅值不变，且输入信号幅度不宜过大。2、在进行有源滤波器实验时，输出端不可短路，以免损坏运算放大器。3、用扫频电源作为激励时，可很快得出实验结果，但必须熟读扫频电源的操作和使用 说明。七、思考题1、试比较有源滤波器和无源滤器各自的优缺点。答：2、各类滤波器参数的改变，对滤波器特性有何影响？答：八、结论1、