实验报告课程名称： 信号分析与处理 指导老师： 项基 成绩：__________________ 实验名称：________滤波器 _____实验类型：___研究型________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（必填）1、了解有源滤波器的种类、基本结构、工作原理及其特性。

2、学会测量有源滤波器的幅频特性。

二、 实验内容和原理（必填）有源滤波器具有体积小、性能好、调整方便等优点，在信号处理方面得到了广泛的应用。

通常高阶的有源滤波器都可由一阶和二阶的滤波器串联而成，其中一阶滤波器只需一只电阻和一只电容构成一级RC 无源网络即可。

本实验研究二阶RC 有源滤波器的有关问题。

1．二阶低通有源滤波器二阶低通有源滤波器的实验电路如图2－7－1（a ）所示。

图中将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10〉〉ωω时，o u 和i u 基本相同，1C 起促进带外衰减的作用。

当R R R ==21时，该滤波器电路的传递函数为212122122002200121)(C C R s RC s C C R s Q s K s H ++=++=ωωω截止频率为2101C C R =ω品质因数为2121C C Q =通带增益为10=K 。

该电路的优点是改变电阻R 即可改变截止角频率而不影响品质因数Q ，因此，调整时应先调1C 或2C ，使Q 满足要求，然后通过调节电阻R 将0ω调准确。

（a ） 有源低通滤波器 （b ） 有源高通滤波器（c ） 有源带通滤波器 （d ） 有源带阻滤波器图2－7－1 各种滤波器的实验线路图2. 二阶高通有源滤波器只要将低通有源滤波器电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成有源高通滤波器，如图2－7－1（b ）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“镜像”关系。

当C C C ==21时，它的传递函数为212222222012)(R R C s C R s s s Qs s K s H ++=++=ωω则有2101R R C =ω，1221R R Q =，10=K 。

该电路的优点是改变电容C （1C 或2C ），就可以改变其截止频率而不影响品质因数Q 。

因此，调整时应先改变电阻，使Q 满足要求，然后再调C 将0ω调准确。

3．二阶带通有源滤波器这种滤波器电路的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号都被阻断。

典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波电路中将其中一级改为高通而成，如图2－7－1（c ）所示。

二阶带通有源滤波器的传递函数可以自行推导，这里不再给出。

该电路的优点是改变反相端F R 和f R 的比值，就可以调整其带宽，而不影响中心频率。

4．二阶带阻有源滤波器这种电路的性能与带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减），而在其余频率范围，信号则能顺利通过，常用于抗干扰设备中。

二阶带阻有源滤波器电路如图2－7－1（d ）所示。

当C C C C ===32121，R R R R ===3212时，它的传递函数为222222200220201)2(2)1()()(R C s RC K s C R s K s Q s s K s H F F +-++=+++=ωωω 式中fF F R RK +=1，由上式可得中心频率为：RC 10=ω 品质因数为：)2(21F K Q -=该电路的特点是：当调整F R 使之接近f R 时，陷波作用显得明显，只要保持f F R R ≤的条件，调整比值fFR R ，就可以控制输出幅度及Q 值，而改变R （或C ）即可调整中心频率，两者之间互不影响。

三、主要仪器设备（必填）1、Dais －XTB 信号与系统实验仪。

一台2、双踪示波器 一台3、函数发生器 一台三、 操作方法和实验步骤1、滤波器的输入端接正弦信号发生器，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表。

2、测试有源低通滤波器的幅频特性。

实验时，必须在保持正弦信号输入电压1U 幅值不变的情况下，逐渐改变其频率，用实验箱提供的数字式有效值交流电压表（10Hz<f<1MHz ），测量滤波器输出端电压2U 的幅值，并把所测的数据记录表2-7-1。

注意每当改变信号源频率时，都必须观测输入信号1U 使之保持不变。

实验时应接入双踪示波器，分别观测输入1U 和输出2U 的波形（注意：在整个实验过程中应保持1U 恒定不变）。

取R ＝1K 、C ＝0.01uF 、放大系数K ＝1。

四、3、分别测试有源HPF 、BPF 、BEF 的幅频特性。

实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。

4、研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应（实验步骤自拟、选做）。

五、实验数据记录和处理 1、低通滤波器 频率 u1 u2 Av 100 1.04 1.1 1.057692 500 1.04 1.1 1.057692 1000 1.04 1.08 1.038462 2000 1.04 1.04 1 3000 1.04 1.02 0.980769 4000 1.04 1 0.9615385000 1.04 0.98 0.942308 6000 1.04 0.98 0.942308 8000 1.04 0.88 0.846154 10000 1.04 0.78 0.75 12000 1.04 0.71 0.682692 15000 1.04 0.6 0.576923 20000 1.04 0.4 0.384615 频率u1 u2 Av 100 1.04 1.1 1.057692 500 1.04 1.1 1.057692 1000 1.04 1.08 1.038462 2000 1.04 1.04 1 3000 1.04 1.02 0.980769 4000 1.04 1 0.961538 5000 1.04 0.98 0.942308 6000 1.04 0.98 0.942308 8000 1.04 0.88 0.846154 10000 1.04 0.78 0.75 12000 1.04 0.71 0.682692 15000 1.04 0.6 0.576923 20000 1.04 0.4 0.3846152、高通滤波器频率u1 u2 Av 1000 1.04 0.02 0.019231 2000 1.04 0.034 0.032692 3000 1.04 0.05 0.048077 4000 1.04 0.07 0.067308 5000 1.04 0.1 0.096154 8000 1.04 0.2 0.192308 10000 1.04 0.288 0.276923 15000 1.04 0.52 0.5 20000 1.04 0.65 0.625 21000 1.04 0.66 0.634615 21500 1.04 0.68 0.653846 22000 1.04 0.7 0.673077 25000 1.04 0.73 0.701923 28000 1.04 0.77 0.740385 28500 1.04 0.79 0.759615 29000 1.04 0.82 0.788462 30000 1.04 0.82 0.788462 35000 1.04 0.88 0.846154 40000 1.04 0.92 0.884615 45000 1.04 0.96 0.9230773、带通滤波器频率u1 u2 Av1000 1.04 0.14 0.134615 2000 1.04 0.27 0.2596153000 1.04 0.45 0.432692 4000 1.04 0.59 0.567308 5000 1.04 0.72 0.692308 6000 1.04 0.9 0.865385 7000 1.04 1.04 1 8000 1.04 1.2 1.153846 9000 1.04 1.36 1.307692 9100 1.04 1.38 1.326923 9500 1.04 1.44 1.384615 10000 1.04 1.52 1.461538 15000 1.04 1.96 1.884615 16000 1.04 1.96 1.884615 17000 1.04 1.92 1.846154 20000 1.04 1.72 1.653846 25000 1.04 1.42 1.365385 25500 1.04 1.38 1.326923 27000 1.04 1.32 1.269231 30000 1.04 1.16 1.115385 35000 1.04 1 0.961538 40000 1.04 0.88 0.84615445000 1.04 0.74 0.7115384、带阻滤波器频率u1 u2 Av 300 1.04 1.1 1.057692 500 1.04 1.1 1.057692 800 1.04 1.1 1.057692 1000 1.04 1.08 1.038462 2000 1.04 1.04 1 5000 1.04 0.88 0.846154 5500 1.04 0.8 0.769231 5700 1.04 0.78 0.75 6000 1.04 0.77 0.740385 8000 1.04 0.6 0.576923 10000 1.04 0.43 0.413462 15000 1.02 0.4 0.392157 15500 1.02 0.18 0.176471 15800 1.02 0.24 0.235294 16000 1.02 0.2 0.196078 17000 1.02 0.03 0.029412 18000 1.02 0.058 0.056863 19000 1.02 0.045 0.044118 20000 1.02 0.11 0.107843 25000 1.02 0.46 0.45098 30000 1.02 0.6 0.588235 35000 1 0.69 0.69 40000 1 0.74 0.74 42500 1 0.76 0.76 42800 1 0.77 0.77 42900 1 0.77 0.77 43000 1 0.78 0.78 45000 1 0.79 0.79 50000 1 0.84 0.84 55000 1 0.88 0.88 60000 1 0.92 0.92 65000 1 0.92 0.92 80000 0.98 0.96 0.979592 90000 0.98 0.96 0.979592 100000 0.98 0.98 1 120000 0.98 0.98 1 150000 0.98 1 1.020408 180000 0.98 1 1.020408 200000 0.96 1.02 1.0625 250000 0.96 1.04 1.083333六、实验结果与分析（必填）由实验数据及绘制的曲线可以看出，实验曲线基本满足理论曲线。