一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，掌握帶通負(fù)反饋濾波器電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法和步驟;2）培養(yǎng)一定的獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；3）實(shí)踐利用Pspice軟件繪制電路原理圖，并輸出仿真仿真波形；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:（1）電路組成負(fù)反饋帶通濾波器電路原理圖如下圖所示。（1）電路組成負(fù)反饋帶通濾波器電路原理圖如下圖所示。（2）轉(zhuǎn)移函數(shù)設(shè)由Ra、Rb組成同相放大器的增益為K，K=1+Ra/Rb。電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程為：111八（++sC+sC）V-V-sCV-SCV=0RR121Ri122o（上+sC）V-1V-sCV=0R22Ro1122V=RbV=1V2R+RoKo電路的轉(zhuǎn)移函數(shù)為:1K

-s（式1）,11、1+（——+——）RRRCC

13212RCK-1_!（_!+_!）+（上）（！+L）1R2C]C；1-KR（式1）,11、1+（——+——）RRRCC

13212將上式與標(biāo)準(zhǔn)的二階帶通函數(shù)比較，可求得:

(—+—)-^-2RRRCC13212~r~1~i(+)\IRRRCC(式2)飛132_1_2(式2)1,11、1(+)1-K氣R3C22=~~1—(—+—)+RCCK11-KRC(3)若令:KKi，R]//RRR13=R,R

￡+2=~~1—(—+—)+RCCK1(3)若令:KKi，R]//RRR13=R,R

￡+R32=PR,C=C,C=aC2則有:Pw2=廣paRC211z一=f=(3+2YR2/R__1|H0|=(1+a)-D(K-1)aL)-(Y-1)(式3)由(式3)可以求得電路各元件值的設(shè)計(jì)公式為:R=21+a-R1R3LL^Jr(1+a)-P(Y-1)21P-1RR(式4)三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程：理論計(jì)算步驟:、給定C、a、P的值。令電容C的值為Inf,a=p=1。、按(式4)依次確定％、R1、和R3的值。R廣kg="1X10-1X104=100kQpp1+a-—.：aB^y=1+―以！=1+211=2P1R=U^JR=——2^J——R=2\H\R=2—R1(1+以)-P(y-1)2(1+1)-(2-1)2'。|2RC211RRTOC\o"1-5"\h\zR==—3p-[R-RR~~R12故取R=100k,R=1.414*104k,R=100k。.-21……3根據(jù)H0的值確定Ra和Rb的值。H0=—--—7=KL1K=1+Ra/Rb12求得Ra二Rb,令其值為1k。2、軟件仿真步驟:(1)根據(jù)理論計(jì)算的數(shù)據(jù)，R[=14140k，匕=&=100匕C〔=C9=C=1nF,Ra=Rb=1k。3其原理圖和仿真圖如下圖所示幅頻特性如圖所示。

由仿真圖可知，符合老師預(yù)定的Wp=104rad/S,Q=1的要求。根據(jù)公式W104f=prr1.592kHZ。02兀6.28(2)調(diào)節(jié)增益。由于增益與R2/R1成正比。減小R1到141k，仿真圖如下。參數(shù)Q值調(diào)整。由于Q值與k值成反比，設(shè)置Ra/Rb趨于零，可以觀測(cè)掃描圖可知帶寬明顯展寬。而且知道增益與k值成正比。

(4)最終波形和滾降的計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算和不斷的仿真調(diào)試，得出最終的參數(shù)為，R=10k,R=R=100k,C=1n,C=10n,-一一12312Ra=1k，Rb=5k。波形如下圖所小。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1、靈敏度分析：根據(jù)靈敏度定義，由(式3)可以計(jì)算出Wp和Q的靈敏度如下:

5wp-Swp-SwpRR2C1SQ=—S2QRRSQ--SQ=YRaRb2Q2、品質(zhì)因數(shù)Q分析由靈敏度分析可知，品質(zhì)因數(shù)Q由靈敏度分析可知，品質(zhì)因數(shù)Q與P成反比，當(dāng)R2邛R1IIR2，對(duì)R2從50k到500k進(jìn)行參數(shù)掃描，間隔100k。掃面圖如下。從掃描圖可以看出，隨著P的增大品質(zhì)因素Q逐漸減小，濾波器帶寬逐漸增大，濾波器的頻率選擇性變差。'11、1可知，品質(zhì)因數(shù)Q與k成正比，對(duì)R2從1k到100kyR+^rcc1,11^__312,121、1可知，品質(zhì)因數(shù)Q與k成正比，對(duì)R2從1k到100k—（—+—）+（—+—）——RCC1-KRRC212132進(jìn)行參數(shù)掃描，間隔20k。掃面圖如下。從圖像可以看出，隨著R2的增大，品質(zhì)因素Q逐漸增大，濾波器帶寬逐漸增小，濾波器的頻率選擇性變好。帶通濾波器的設(shè)計(jì)原則是頻帶內(nèi)的頻率要以相同的比例通過(guò)，而信號(hào)頻帶外的干擾要能有效地抑制.因此，要求該濾波器頻帶內(nèi)響應(yīng)要盡可能平坦，上下界衰減要盡量陡峭.Q值是帶通濾波器好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，一般Q值越高，帶寬越窄，陡度系數(shù)越高，濾波性能越好。RC有源濾波器優(yōu)缺點(diǎn)分析：RC有源帶通負(fù)反饋濾波器由RC元件與運(yùn)算放大器組成，可制成的濾波器它體積小，重量輕。LC濾波器主要由電感和電容元件組成，容易實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通、帶阻特性.其價(jià)格低，但因電感的損耗大，穩(wěn)定性較差。RC有源帶通品質(zhì)因數(shù)Q較高，但由于受運(yùn)算放大器帶寬限制，這類濾波器只適用于低頻范圍。RC有源帶通濾波器輸入阻抗高，輸出阻抗極低，使輸入與輸出之間有良好的隔離性能，