【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0 500 500 1000 1000 1500 1500 2021 2021 2500 3000 3000 4000 4000 5000 5000 6000 10000 50000 1 20210 50000 無(wú)源帶阻濾波器和有源帶阻濾波器幅頻特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 無(wú)源帶阻濾波器和有源帶阻濾波器幅頻特性曲線(xiàn)比較 無(wú)源， fL=7000Hz， fH=400Hz， 故通頻帶 BW=6600Hz，特征頻率為 1600Hz 有源， fL=4750Hz， fH=480Hz， 故通頻帶 BW=4270Hz， 特征頻率為 1600Hz 五、 結(jié)果分析與討論 無(wú)源低通濾波器的截止頻率比有源低通濾波器的截止頻率低；無(wú)源高通濾波器的截止頻率比有源高通濾波器的截止頻率高；無(wú)源帶通濾波器通帶寬度比有源帶通濾波器小很多；無(wú)源帶阻濾波器比有源帶阻濾波器阻帶寬 度大。 因此， 有源濾波器比無(wú)源濾波器有更理想的濾波效果。這是因?yàn)闊o(wú)源濾波器主要由無(wú)源元件 R、 L和 C組成，有源濾波器由集成運(yùn)放和 R、 C組成，集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用，因此有源濾波器的頻率響應(yīng)比無(wú)源濾波器更為理想。但有源濾波器在本實(shí)驗(yàn)中， 因 受運(yùn)放增益帶寬積的影響，有源濾波器的穩(wěn)定工作頻率范圍較為有限。 思考題 1．示波器所測(cè)濾波器的實(shí)際幅頻特性與計(jì)算出的理想幅頻特性有何區(qū)別？ 示波器測(cè)出的實(shí)際幅頻特性曲線(xiàn)比較平緩，不像計(jì)算出的理想幅頻 特性曲線(xiàn)那樣陡升陡降。這是由于實(shí)際電路往往存在一定延時(shí)性造成的。 16 示波器測(cè)出的實(shí)際幅頻特性的截止頻率點(diǎn)與計(jì)算出的理想幅頻特性有所偏差。這是因?yàn)閷?shí)際電路元件與標(biāo)稱(chēng)值均有一定的誤差造成的，同時(shí)實(shí)際元器件跟理論上的元器件的理想表現(xiàn)也存在差異。 2．如果要實(shí)現(xiàn) LPF、 HPF、 BPF、 BEF 源濾器之間的轉(zhuǎn)換，應(yīng)如何連接？ 將有源 LPF 與有源 HPF 串接即可得到 BPF 濾波器。 將有源 LPF 與有源 HPF 的輸出端口接在加法器的兩個(gè)輸入端口，加法器的輸出端口輸出濾波信號(hào)，即構(gòu)成了 BEF。 實(shí)驗(yàn)四 LPF、 HPF、 BPF、 BEF間的變換 一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目標(biāo) 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解低通、高通和帶通等不同類(lèi)型濾波器間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；熟悉低通、高通、帶通和帶阻濾波器的模擬電路，并掌握其參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。 二、總體方案設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)教程 P39~40） 1．高通濾波器與低通濾波器 )(1)( ?? jHjH L o wH ig h ?? (61) 式中 )( ?jHHigh 為高通濾波器的幅頻特性， )( ?jHLow 為低通濾波器的幅頻特性。如果已知 )( ?jHLow ，就可由式 (1)求得對(duì)應(yīng)的 )( ?jHHigh ；反之亦然。 2．帶通濾波器的幅頻特性 )( ?jHBand 與低通、高通濾波器幅頻特性間的關(guān)系 設(shè) CLω 為低通濾波器的帶寬頻率， CHω 為高通濾波器的帶寬頻率，如果CHCL ωω ? ，則由它們可構(gòu)成一個(gè)帶通濾波器，它們之間的關(guān)系可用下式表示： )()(）( jωHjωHjωH Hi g hL o wB a n d ?? 3． 帶阻濾波器的幅頻特性 )(jωHBlock 與低通、高通濾波器幅頻特性間的關(guān)系： 如果低通濾波器的帶寬頻率 CLω 小于高通濾波器的帶寬頻率 CHω ，則由它們可構(gòu)成一個(gè)帶阻濾波器，它們之間的關(guān)系可用下式表示為： ）(）(）( jωHjωHjωH Hi g hL o wB lo c k ?? 三、方案實(shí)現(xiàn)和具體設(shè)計(jì) （實(shí)驗(yàn)教程 P40） 1．按實(shí)驗(yàn)電路板接通電源。 2．將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦信號(hào)接入無(wú)源（或有源）濾波器的輸入端， 調(diào)節(jié)該正弦信號(hào)頻率（由 小到大改變）時(shí) ,用示波器觀(guān)察其低通濾波器輸出幅值的變化。 3．按步驟 1，逐步用示波器或數(shù)字萬(wàn)用表觀(guān)察測(cè)量 LPF、 HPF、 BPF、 BEF 輸出幅值的變化。 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1． LPF+HPF 合成 BPF 低通濾波器 帶通濾波器 f vi vo vo/vi vi vo vo/vi 17 10 50 1 100 1 500 1000 2021 5000 10000 20210 50000 低通 +高通合成帶通濾波器的幅頻特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 低通 +高通合成帶通濾波器的幅頻特性曲線(xiàn) 上限截止頻率為 1970Hz，下限截止頻率為 140Hz， 通頻帶 BW=1830Hz， 特征頻率為 435Hz 4． LPF+HPF 合成 BEF 低通濾波器 高通濾波器 帶阻濾波器 f/kHz f vi vo vo/vi vi vo vo/vi vi vo vo/vi 50 100 200 300 400 500 700 18 6 66667 8 33333 66667 1 1000 2 2021 5 5000 10 10000 低通 +高通合成帶阻濾波器的幅頻特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 低通 +高通合成帶阻濾波器的幅頻特性曲線(xiàn) 上限截止頻率為 2200Hz，下限截止頻率為 80Hz， 通頻帶 BW=2120Hz， 特征頻率為 400Hz 五、結(jié)果分析與討論 所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期基本相符，由幅頻特性曲線(xiàn)可知濾波器增益與理論值也比較接近。 由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng) LPF 的高頻截止頻率 fH 要高于 HPF 的低頻截止頻率 fL 時(shí)，將 LPF 與 HPF 串接即可得到 BPF 濾波器。 當(dāng) LPF 的高頻截止頻率 fH低 于 HPF 的低頻截止頻率 fL時(shí)， 將 LPF 與 HPF 的輸出端口接在加法器的兩個(gè)輸入端口，加法器的輸出端口輸出濾波信號(hào)，即 可 構(gòu)成了 BEF。 不同濾波器之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 思考題 1．由 LPF、 HPF 連接帶通、帶阻濾波器有何條件？ 組成帶通濾波器時(shí)， LPF 的高頻截止頻率 fH 要高于 HPF的低頻截止頻率 fL； 組成帶阻濾波器時(shí)， LPF 的高頻截止頻率 fH低于 HPF 的低頻截止頻率 fL。 2．有源濾波器與無(wú)源濾波器的頻率特性有何不同？ 無(wú)源濾波器主要有無(wú)源元件 R、 L 和 C 組成 , 有源濾波器由集成運(yùn)放和 R、 C組成，集成運(yùn)放的開(kāi) 環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用，因此有源濾波器可以實(shí)現(xiàn)比無(wú)源濾波器更為理想的響應(yīng)曲線(xiàn)。但受運(yùn)放增益帶寬積的影響，有源濾波器也有工作頻率范圍的限制。 19 實(shí)驗(yàn)五 信號(hào)的采樣與恢復(fù) 一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目標(biāo) 了解信號(hào)的采樣方法與過(guò)程及信號(hào)的恢復(fù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證采樣定理，并掌握采樣周期的基本設(shè)計(jì)原則。掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理框圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自行搭建實(shí)驗(yàn)電路、自行設(shè)計(jì)電路參數(shù)的方法。 二、總體方案設(shè)計(jì)（ P432~43） 離散時(shí)間信號(hào)可由連續(xù)時(shí)間信號(hào)經(jīng)抽樣處理而獲得，而且 當(dāng)用于抽樣的周期性沖激函數(shù)信號(hào)的頻率 ws 大于原始連續(xù)信號(hào)的頻率 wm的兩倍時(shí)，采樣信號(hào)可經(jīng)過(guò)一合適的低通濾波器而恢復(fù)為原始連續(xù)信號(hào)。 由傅立葉