姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩
影响RLC 带阻滤波器性能参数的因素的研究与验证
1.实验目的
(1)学习带阻滤波器的设计方法 (2)测量RLC 带阻滤波器幅频特性曲线
(3)研究电阻、电容和品质因素Q 对滤波器性能的影响 (4)加深对滤波器滤波概念的理解
2.总体设计方案或技术路线
(1)理论推导,了解滤波器的主要性能参数及与滤波器性能有关的因素 (2)设计RLC 带阻滤波器电路图 (3)研究电阻R 对于滤波器参数的影响 (4)研究电容C 对于滤波器参数的影响 (5)研究电感L 对于滤波器参数的影响
(6)合理设计实验测量,结合电容C 和电感L 对滤波器参数的影响 (7)将实际测量结果与理论推导作对比,并分析实验结果
3.实验电路图
R1V-
V+
4.仪器设备名称、型号
函数信号发生器 1台
FLUKE190-104数字便携式示波表 1台
十进制电阻箱 1只
十进制电容箱 1只
十进制电感箱 1只
5.理论分析或仿真分析结果
带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带通滤波器的概念相对。
理想带阻滤波器在阻带内的增益为零。
带阻滤波器的中心频率f o,品质因素Q和抑制带宽BW之间的关系为
仿真结果:
R=2000Ω C=0.01uf L=0.2H
R=500Ω C=0.01uf L=0.2H
R=2000Ω C=0.05uf L=0.2H
R=2000Ω C=0.01uf L=0.1H
R=2000Ω C=0.01uf L=0.5H
改变R时对比图
改变C时对比图
改变L时对比图
6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录)
(1)电阻R对于滤波器参数的影响
任务1:电路如图所示,其中信号源输出Us=5V,电容C=0.01uF,电感L=0.2H,根据下表所示,选择不同电阻值测量输出幅频特性
根据所测数据在下图画出三条对应的幅频特性曲线,并根据图中实验结果进行分析
分析结果:
由图看出,当R变化,L C不变时,中心频率不变,但是阻带宽度随着R变大而变大。
(2)电容C对于滤波器参数的影响
任务1:电路如图所示,其中信号源输出Us=5V,电阻R=2kΩ,电感L=0.2H,根据下表所要求的数据测量输出幅频特性
根据所测数据在下图画出三条对应的幅频特性曲线,并根据图中实验结果进行分析
分析结果:
由图看出,随着C变化,R L不变时,中心频率随之改变,但阻带宽度不随C的变化而变化。
(3)电感L对于滤波器参数的影响
任务1:电路如图所示,其中信号源输出Us=5V,电容C=0.01uF,电阻R=2KΩ,根据下表所要求的数据测量输出幅频特性
根据所测数据在下图画出三条对应的幅频特性曲线,并根据图中实验结果进行分析
分析结果:由图可知,当C 、R不变,改变L时随着L增大,中心频率和阻带宽度都减少。
(4)根据上述几组实验数据,分析以下情况:
1.中心频率相同时,电感L和电容C的变化对带阻滤波器参数的影响,选取元件参数作图比较并分析
第一组R=2000Ω L=0.2H C=0.01uf
第二组R=2000Ω L=0.1H C=0.02uf
结果分析:
仅阻频带带宽变化,其他参数不受影响,且阻频带带宽与L成正比
7.实验结论
1)当R变化,L C不变时,中心频率不变,但是阻带宽度随着R变大而变大。
(2)随着C变化,R L不变时,中心频率随之改变,但阻带宽度不随C的变化而变化。
(3)当C 、R不变,改变L时随着L增大,中心频率和阻带宽度都减少。
(4)中心频率不变时,L、C变化,仅阻频带带宽变化,其他参数不受影响,且阻频带带宽与L成反比。
(5)中心频率和品质因素一致时,R、L、C变化不影响带阻滤波器的参数。
(6)综上所述,R,L,C通过影响中心频率和品质因素来影响带阻滤波器参数,中心频率一定时,C对带宽没有影响
8.实验中出现的问题及解决对策
出现问题:在改变电感的实验时,由于电感箱不同量值对应电感内阻的变化,导致截止频率与仿真有少许偏移。
解决对策:适当改变电阻,以抵消内阻变化带来的影响,在一定范围内减小误差。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
通过实验设计的过程让我对于实验有了更深的理解,如何在设计实验的时候考虑到它的方方面面,使实验过程更完善,更具有说明性,这都是在设计过程中需要考虑的问题,平常做实验感觉不到,自己亲身设计后才体验到这一点。
对于实验室的建议,可以增设一些指导课程,使学生在设计过程中不那么盲目不知道该怎么设计。
10.参考文献
[1] 齐凤艳. 电路实验教程[M].北京:机械工业出版社,2009
[2] 刘颖, 王向军.电路实验教程[M].北京:国防工业出版社,2008
[3] 孙立山, 陈希有, 霍炬, 刘洪臣. 电路基础理论 (第四版)[M]. 高等教育出版社 2013。