1、实验七实验七 有源滤波器实验有源滤波器实验 掌握测定有源滤波器的幅频特性的方法。了解由运算放大器构成的一些二阶有源滤波器电路及其特性。通过理论分析和实验测试加深对有源滤波器的认识。实验目的：实验目的：从上世纪二十年代至六十年代，滤波器主要由R、L、C构成，称为无源滤波器。为了提高无源滤波器的质量，要求电感元件具有较高的品质因数QL，同时又要求有一定的电感量，这就必然增加电感元件的体积，重量与成本。为了解决这一矛盾，五十年代有人提出用由电阻、电容与晶体管组成的有源网络替代电感元件，由此产生了用有源元件和无源元件共同组成的电滤波器，称为有源滤波器。实验原理:六十年代末由分立元件组成的有源滤波器得到
2、应用。七十年代以来，由薄膜电容、薄膜电阻和硅集成电路运算放大器构成的薄膜混合集成电路提供了大量质优价廉的小型和微型有源RC滤波器。集成电路技术的出现和迅速发展给有源滤波器赋予巨大的生命力。集成电路有源滤波器不但从根本上克服了R、L、C无源滤波器在低频时存在的体积和重量上的严重问题，而且成本低、质量可靠及寄生影响小。和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。当然，有源滤波器也有如下缺点：1由于有源元件固有的带宽限制，使绝大多数有源滤波器仅限于音频范围(f20KHZ)内应用，而无源滤波器没有这种上界频率限制，适用的频率范围可高达500MHZ。2生产工艺和环境变化所造成的元件偏差
3、对有源滤波器的影响较大。3有源元件要消耗功率。实验内容实验内容:1.二阶有源二阶有源RC低通滤波器的幅频特性低通滤波器的幅频特性图7.1 二阶有源RC低通滤波器图7.1所示电路为二阶有源RC低通滤波器，运算放大器A构成同相放大器，其闭环增益为,采用复频域分析，可以得电压转移函数为：211RRAF222)1()1()1(2)()()(RCSRCSRCSUSUSHio正弦稳态时的电压转移函数可写成：其幅频函数为：PPPQjKjRCCRjH1112)(222222222222222)()(1)1(2)(PPPQKCRCRjH其幅频特性如下图7.2所示图7.2 二阶有源RC低通滤波器幅频特性2.二阶有
4、源RC带通滤波器的幅频特性图7.3 二阶有源RC带通滤波器图7.3所示电路为二阶有源RC带通滤波器，运算放大器构成同相放大器，其闭环增益为，采用复频域分析，可以得到电压转移函数为：411RRAF22)1()1()1(2)(RCSRCSSRCSH正弦稳态时的电压转移函数可写成：其幅频函数为：222)(1)1()1()()1(2)(PPPjQKRCjRCjjRCjH222)(1)1(12)(PPPQKRCRCjH其幅频特性如图7.4所示。图7.4 二阶有源RC带通滤波器幅频特性实验元器件实验元器件:运算放大器 1台函数信号发生器 1台晶体管毫伏表 1块双踪示波器 1台电阻：2K 2个，4K 2个，10K 2个，30K 1个电容：0.1uF 2个实验思考题实验思考题:有源滤波器和无源滤波器有何区别？滤波器在生物医学仪器中有何特殊用途？
