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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 目 錄 實驗?zāi)康?------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 實驗要求 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 實驗原理 ---------------------------------

2、--------------------------------------------------------------------------- 3 濾波器基礎(chǔ)知識簡介 -------------------------------------------------------------------------------- 3 有源低通濾波器（LPF）-------------------------------------------------------------------------- 4 二階壓控型低通濾波器 --------------------------

3、------------------------------------------------- 4 實驗設(shè)計 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 仿真分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 仿真電路 ------

4、---------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 實驗結(jié)果 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 波特圖儀顯示----------------------------------------------------------------------

5、------------------------- 7 AC交流分析顯示-------------------------------------------------------------------------------------- 9 實驗結(jié)果分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 13 理論計算 ---------------------------------------------------------

6、---------------------------------------------- 13 實驗結(jié)果比較與分析 -------------------------------------------------------------------------------- 13 實驗結(jié)論 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 參考文獻(xiàn) -----------------------------

7、--------------------------------------------------------------------------------- 14 實驗?zāi)康模? 1、 熟悉由集成運放和阻容元件組成的有源濾波器的原理； 2、 學(xué)習(xí)運用傳遞函數(shù)法分析有源濾波器的頻率響應(yīng)； 3、 學(xué)習(xí)RC有源濾波器的設(shè)計及電路調(diào)試方法； 4、 學(xué)習(xí)利用Multisim仿真軟件進(jìn)行電路仿真分析。 實驗要求： 設(shè)計一個二階壓控型低通濾波器。要求：通帶增益為2，截止頻率為2KHz，可以選擇0.01的電容器，電阻的阻值盡量接近實際計算值，電路設(shè)計完后，用Multisim仿真軟件

8、進(jìn)行仿真分析，并畫出其頻率特性曲線。 實驗原理： 1、 濾波器基礎(chǔ)知識簡介 按照濾波器的工作頻帶，濾波器可分為低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）、帶阻濾波器（BEF）幾種。按濾波器傳遞函數(shù)的極點數(shù)又分為一階濾波器、二階濾波器等。如果濾波器僅由無源元件（電阻、電容和電感）組成，則稱之為無源濾波器；若濾波器含有有源元件（晶體管、集成運放等），則稱之為有源濾波器。 由阻容元件和運算放大器組成的濾波電路稱為RC有源濾波器。由于集成運放有帶寬的限制，目前RC有源濾波器的工作頻率比較低，一般不超過1MHz。 2、 有源低通濾波器（LPF） 低通濾波器允

9、許輸入信號中低于截止頻率的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量。有源低通濾波器是以RC無源低通濾波器為基礎(chǔ)，與集成運放連接而成。 3、 二階壓控型低通濾波器 二階壓控型有源低通濾波器如下圖所示。 圖 1. 二階壓控型低通濾波器原理圖 將電容器的接地端改接到運放的輸出端，引入了正反饋。由于在通帶內(nèi)電容器可視為“開路”，因此的改接不影響濾波器的通帶電壓放大倍數(shù)，即。 為簡化計算，令R2=R3=R，C1=C2=C，根據(jù)“虛短”和“虛斷”特性以及疊加定理可解得傳遞函數(shù)： 令s=，得濾波器的頻率響應(yīng)表達(dá)式： 式中。 令= 解得該濾波器的上限截止頻率為 ≈1.27

10、 定義有源低通濾波器的等效品質(zhì)因數(shù)Q為f=時電壓放大倍數(shù)的模與通帶電壓放大倍數(shù)之比，即 Q= 在實際應(yīng)用中，Q的調(diào)節(jié)范圍為0.5，一般選取Q=1附近的值。 實驗設(shè)計 本次實驗采用上述二階壓控型低通濾波器電路圖。令 ≈1.27=1.27 可取，C=0.01，R=10.122 仿真分析 運用Multisim軟件對上述實驗設(shè)計思路進(jìn)行仿真分析。 1、 仿真電路 運用Multisim繪制的實驗電路圖如下 圖 2.實驗設(shè)計電路圖 電路中，XFG1為該二階壓控型低通濾波器提供電源。XBP1有兩組端口，左側(cè)IN是輸入端口，其“+”、“-”輸入端分別接被測電路輸入

11、端的正、負(fù)端子；右側(cè)OUT是輸出端口，其“+”、“-”輸入端分別接被測電路輸出端的正負(fù)端子。XBP1的IN端為二階壓控型低通濾波器提供一掃描信號。 2、 實驗結(jié)果 2.1波特圖儀顯示 運用Multisim中的波特圖儀（XBP1）觀察二階壓控型低通濾波器的頻率特性。XBP1的設(shè)置以及觀察結(jié)果顯示如下： 圖 3. XBP1的幅頻顯示1 圖 4. XBP1的幅頻顯示2 圖 5. XBP1的幅頻顯示3 圖 6. XBP1的相頻顯示1 圖 7. XBP1的相頻顯示2 根據(jù)上述五幅波特圖儀的顯示可知：

12、該濾波器呈現(xiàn)低通狀態(tài)。在f=1mHz即通帶內(nèi)20lg=6.021dB，的相移為0Deg；在f=時，20lg=5.994dB；在f=2.136KHz時，20lg=1.9dB，的相移為-122.534Deg。 2.2 AC交流分析顯示 運用Multisim的AC交流分析功能對該濾波器進(jìn)行仿真分析。顯示節(jié)點后的電路如下： 圖 8. 交流分析電路圖 節(jié)點2的輸出結(jié)果如下頁： 圖 9. 交流分析的幅頻輸出 圖 10. 交流分析的相頻輸出 圖 11. 交流分析V2的幅頻輸出1 圖 12. 交流分析V2幅頻輸出2

13、 圖 13. 交流分析V2的幅頻輸出3 圖 12. 交流分析V2的相頻輸出1 圖 13. 交流分析V2相頻輸出2 根據(jù)上述七幅V2的交流分析輸出結(jié)果可知： 該濾波器呈現(xiàn)低通狀態(tài)。在f=1mHz即通帶內(nèi)=2，的相移為-36.5579mDeg；在f=時，=2.0034；在f=2.0063KHz時，=1.4046，的相移為-116.7069Deg。 實驗結(jié)果分析 3.1理論計算 由二階壓控型低通濾波器的工作原理分析可知： 通帶電壓放大倍數(shù) =2； 所以，在通頻帶內(nèi)，=2，20lg=6.021dB，相移 當(dāng)f==1.5

14、75KHz時，=2，20lg=6.021dB； 當(dāng)f==2KHz時，=1.4182, 20lg=3.035dB，相移 3.2實驗結(jié)果比較與分析 通過比較分析波特圖儀（XBP1）、AC交流分析的輸出結(jié)果 和理論計算值，本次實驗設(shè)計在誤差范圍內(nèi)可以滿足實驗要求，設(shè)計思路正確合理。 誤差分析： 1、實際的集成運算放大器并非是理想的，故將其看作理想運放來分析存在誤差（主要誤差）； 2、電阻與電容的實際參數(shù)與標(biāo)稱值不等，存在微小誤差； 3、導(dǎo)線及電路各節(jié)點處有微小電阻； 實驗結(jié)論 1、 二階壓控型LPF的幅頻特性在f=處會出現(xiàn)抬升現(xiàn)象，此時正反饋作用最強，使該頻段的閉環(huán)增益加大； 2、 本次實驗設(shè)計在誤差范圍內(nèi)，能夠滿足實驗設(shè)計要求。 參考文獻(xiàn) [1] 王淑娟，蔡惟錚，齊明.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：高等教育出版社，2009. [2] 孟濤.電工電子EDA實踐教程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010. [3] 廉玉欣.電子技術(shù)最基礎(chǔ)實驗教程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010. 專心---專注---專業(yè)