1、集成运放的综合应用集成运放的综合应用一、预习要求一、预习要求二、实验目的二、实验目的三、实验原理三、实验原理四、实验内容四、实验内容五、报告要求五、报告要求实验六实验六 有源滤波器有源滤波器的设计的设计1. 1. 复习有关低通滤波、高通滤波复习有关低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器原理。和带通、带阻滤波器原理。2. 2. 了解集成运放构成有源滤波器了解集成运放构成有源滤波器的应用电路。的应用电路。一、预习要求一、预习要求1. 1. 熟悉由运放、电阻和电容组成熟悉由运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。通、带阻滤波器。2. 2. 掌握有源滤波器
2、的幅频特性测掌握有源滤波器的幅频特性测量及性能分析。量及性能分析。二、实验目的二、实验目的 集成运算放大器与集成运算放大器与RCRC元件组合可以元件组合可以构成构成RCRC有源滤波器，让一定频率范围有源滤波器，让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。率范围以外的信号。 根据对频率范围的选择不同分为：根据对频率范围的选择不同分为： 低通低通(LPF) (LPF) 高通高通(HPF)(HPF) 带通带通(BPF) (BPF) 带阻带阻(BEF)(BEF)三、实验原理三、实验原理 低通低通 高通高通 带通带通 带阻带阻 四种四种 滤波滤波 电路
3、电路 幅频幅频 特性特性 如图如图 所示：所示：三、实验原理三、实验原理（b）高通）高通(a）低通）低通（d）带阻）带阻 (c) 带通带通1.1.低通滤波器（低通滤波器（LPFLPF） 低通滤波器通过低频信号，衰减或抑制高频信号。低通滤波器通过低频信号，衰减或抑制高频信号。三、实验原理三、实验原理 典型的二阶有源低典型的二阶有源低通滤波器由通滤波器由两级两级RC滤滤波波环节与环节与同相比例运同相比例运算算电路组成，其中第电路组成，其中第一级电容一级电容C接至输出端，接至输出端，引入适量的正反馈，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。以改善幅频特性。1. 1. 低通滤波器（低通滤波器（LPFLPF）
4、1/ RRf 1AuPRC21fOuPA31Q通带增益通带增益: :品质因数：品质因数：影响低通滤波器在影响低通滤波器在 处的幅频特性处的幅频特性 三、实验原理三、实验原理主要性能参数：主要性能参数：0fRC21fORC21fO截止频率：截止频率：滤波器通带与阻带的界限频率滤波器通带与阻带的界限频率 通过高频信号，衰减或抑制低频信号。通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换可变成二阶有源高通滤波器，电路如图所示可变成二阶有源高通滤波器，电路如图所示: :三、实验原理三、实验原理2. 高通滤波器（高通滤波器（HPF）低低
5、通通高高通通20K20K2. 高通滤波器（高通滤波器（HPF）主要性能参数：主要性能参数：A AuPuP、f fO O、Q Q 各量的函义同二阶低通滤波器各量的函义同二阶低通滤波器三、实验原理三、实验原理高通滤波电路和幅频特性如图所示高通滤波电路和幅频特性如图所示:20k20k 带通滤波器只允许在某一个通频带范围带通滤波器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均加以衰减或抑制。上限频率高的信号均加以衰减或抑制。 典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。器中将其中
6、一级改成高通而成。三、实验原理三、实验原理3. 带通滤波器（带通滤波器（BPF） 电路和幅频特性如图所示：电路和幅频特性如图所示：三、实验原理三、实验原理3. 带通滤波器（带通滤波器（BPF）主主要要性性能能参参数数三、实验原理三、实验原理3. 带通滤波器（带通滤波器（BPF）通带增益通带增益通带宽度通带宽度CBRRRRA14f4up)R1R1(CR1f3122O21)RRRR2R1(C1B43f21BQ?/0中心频率中心频率选选 择择 性性 特点：改变特点：改变R Rf f和和R R4 4比例可改变频宽而不影响中心频率比例可改变频宽而不影响中心频率 三、实验原理三、实验原理 带阻滤波器性能和
7、带通滤波器相反，在规定带阻滤波器性能和带通滤波器相反，在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。 在双在双T T网络后加一级同相比例运算电路就构成网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源了基本的二阶有源BEFBEF。4.带阻滤波器（带阻滤波器（BEF）三、实验原理三、实验原理主要性能参数：主要性能参数：4.带阻滤波器带阻滤波器（BEF）通带增益通带增益: :B2（2Aup）f0 中心频率中心频率: :选择性选择性: : 1fupRR1ARC21fO)A2
8、(21Qup通带宽度通带宽度: :带阻滤波电路的幅频特性曲线带阻滤波电路的幅频特性曲线四、实验内容四、实验内容 1. 二阶有源低通滤波器幅频特性测试二阶有源低通滤波器幅频特性测试2. 二阶高通滤波器幅频特性测试二阶高通滤波器幅频特性测试3. 带通滤波器和带阻滤波器频率特性带通滤波器和带阻滤波器频率特性测试测试 (选做）选做）四、实验内容四、实验内容 1. 二阶有源低通滤波器幅频特性测试二阶有源低通滤波器幅频特性测试（1）按图连接实验电路）按图连接实验电路U0UIR15.1KRF 5.1KRW 10K+12V12V+- C 0.01F0.01F C20KR 20K+-2315467四、实验内容四
9、、实验内容 U0UIR15.1KRF 5.1KRW 10K+12V12V+- C 0.01F0.01F C20KR 20K+-调零调零 （2 2）低通特性的测试：）低通特性的测试：四、实验内容四、实验内容 接通电源加入信号改变频率观察输出判断低通12V电源电源输入正弦信号，幅度输入正弦信号，幅度Ui=1V在截止频率在截止频率f0附近变化附近变化用示波器或交流电压表用示波器或交流电压表观察输出电压幅度变化观察输出电压幅度变化输出电压幅度变化是否具备输出电压幅度变化是否具备低通特性，是低通特性，是进行第进行第2步；步；否否检测电路，排除故障检测电路，排除故障 粗测粗测f (Hz)U0(V)U0/U
10、i（2 2）低通特性的测试：）低通特性的测试：四、实验内容四、实验内容 测量频点应大于测量频点应大于1010个，并特别注意观测截止频率点。个，并特别注意观测截止频率点。 以频率的对数为横坐标，电压增益的分贝数以频率的对数为横坐标，电压增益的分贝数20lgU20lgU0 0/U/UI I为纵坐标，由所测结果描绘低通滤波器的幅频特性曲线。为纵坐标，由所测结果描绘低通滤波器的幅频特性曲线。细测细测NoImage：选择正弦信号选择正弦信号UiUi幅度幅度（保证输出波形不失真保证输出波形不失真）：改变频率，测输出改变频率，测输出Uo（保证保证UiUi幅度不变幅度不变）：记录数据，填入表格，描绘幅频特性曲
11、线记录数据，填入表格，描绘幅频特性曲线 设计实验电路，测试频率特性设计实验电路，测试频率特性: : （1 1）粗测：输入）粗测：输入U Ui i1V1V正弦波信号，在滤波正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，观察电路器截止频率附近改变输入信号频率，观察电路是否具备高通特性。是否具备高通特性。 （2 2）逐点逐点测绘高通滤波器的幅频特性曲线，测绘高通滤波器的幅频特性曲线，记入表中。记入表中。 f (Hz)U0(V)U0/Ui四、实验内容四、实验内容 2. 二阶高通滤波器幅频特性测试二阶高通滤波器幅频特性测试 设计带通和带阻滤波器实验电路分别测试，设计带通和带阻滤波器实验电路分别测试，
12、记录数据。记录数据。 (1) (1) 实测电路的中心频率实测电路的中心频率f fO O ； (2) (2) 以实测中心频率为中心，测绘电路的以实测中心频率为中心，测绘电路的幅频特性。幅频特性。 f (Hz)U0(V)U0/Ui四、实验内容四、实验内容 3. 带通滤波器和带阻滤波器频率特性测试带通滤波器和带阻滤波器频率特性测试 (选做）选做） 1. 整理实验数据，画出各电路实测的整理实验数据，画出各电路实测的幅频特性。幅频特性。 2. 根据实验曲线，计算截止频率、中根据实验曲线，计算截止频率、中心频率，带宽及品质因数。心频率，带宽及品质因数。 3. 总结有源滤波电路的特性。总结有源滤波电路的特性。五、报告要求五、报告要求
