信號與系統(tǒng)實驗報告實驗一二階有源電路濾波系統(tǒng)設(shè)計以及頻率響應(yīng)特性分析一、實驗目的通過定性觀察不同輸入信號下的電路輸出，理解輸入信號的頻譜分布與系統(tǒng)頻率響應(yīng)的相對關(guān)系對信號的影響；通過二階系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的定量測試，考察系統(tǒng)參數(shù)對典型二階系統(tǒng)濾波特性的影響。二、實驗設(shè)備信號與系統(tǒng)實驗電路模板、信號發(fā)生器、雙綜示波器、直流電源等。三、實驗內(nèi)容與要求1.已知一有源二階系統(tǒng)如下圖：理論分析其作為微分電路、積分電路或比例網(wǎng)絡(luò)的條件：②為驗證等效微分電路，選擇一組元件參數(shù)，如R1＝1k、R2＝1k、C1＝0.1uF、C2＝0.01uF，τ1=0.0001s,τ2=0.00001s，用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為100Hz，占空比為1:1的周期方波信號，實驗觀察記錄輸入、輸出波形并做出適當解釋；③類比②，適當選擇元件參數(shù)以及輸入信號來驗證等效積分電路和比例電路。要求畫出所選元件參數(shù)下的電路頻率特性、記錄輸入、輸出波形并做出合理解釋。2、二階系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性分析①從四種二階有源濾波參考電路任選1-2種，自選參數(shù)，分析計算系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)特性；②將正弦信號輸入二階系統(tǒng)，改變輸入信號頻率，用示波器觀察并記錄輸出信號的波形、幅值，并與理論計算比較。說明二階諧振系統(tǒng)的阻尼系數(shù)a或品質(zhì)因數(shù)Q對系統(tǒng)頻率特性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。四．理論分析1.首先，在實際電路系統(tǒng)中并不存在理想的微分、積分或比例電路；只能是針對一定頻率范圍的信號，特定的電路系統(tǒng)呈現(xiàn)出相應(yīng)的微分、積分或比例特性。以上電路的傳遞函數(shù)為，其中τ1＝R1C1,τ2＝R2C2。可以看出，這是一個一階高通與一個一階低通環(huán)節(jié)的串連，其中τ1>τ2。幅頻特性、相頻特性為：。當輸入信號的角頻率ω<<1/τ1時，∣H(jω)∣≒C1R2ω、φ（ω）≒90，即等效于微分電路；當輸入信號的角頻率ω>>1/τ2時，∣H(jω)∣≒1/(R1C2ω)、φ（ω）≒-90，即等效于積分電路；當輸入信號的角頻率1/τ2>>ω>>1/τ1時，∣H(jω)∣≒R2/R1、φ（ω）≒0，即等效比例電路。七．實驗波形微分電路：積分電路：實驗二全通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的一個陷波電路一、實驗目的通過利用全通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計一個實用的陷波電路這樣一個實例，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的意識；通過給予實驗較大的發(fā)揮空間，培養(yǎng)學生學以致用、積極探索的科研精神。二、實驗設(shè)備信號與系統(tǒng)實驗電路模板、信號發(fā)生器、雙綜示波器、直流電源等。三、實驗內(nèi)容在圖示電路原理圖中，A1和A2分別構(gòu)成全通網(wǎng)絡(luò),A3則構(gòu)成一個加法電路。1）證明當τ＝R1C1=R2C2時，整個電路構(gòu)成一種對2）自選元件參數(shù)實現(xiàn)對500Hz或1000Hz信號的陷波電路，理論計算并實驗驗證電路的幅頻特性；3）為盡可能保證陷波頻率的準確，可用合適的電位器W取代原理圖中R1或R2。用信號發(fā)生器產(chǎn)生具有陷波頻率的正弦信號輸入，微調(diào)電位器使得輸出最小。理論分析當R1C1≠R2C4）分析影響陷波效果的因素并加以實驗驗證。RR1Ui(t)Uo(t)RC1_＋_＋+－W（R2）RRRRRC2RRA2A3A1四.理論分析A1和A2分別構(gòu)成全通網(wǎng)絡(luò),并能對某頻率分別相移900，這樣共相移1800，A3則構(gòu)成一個加法電路，將相移前后信號相加，即可實現(xiàn)對此頻率的陷波。當τ＝R1C1=R2C2時，整個電路構(gòu)成一種對ω=1/τ的陷波電路。五.參數(shù)選擇1.R1=R=3.2K，C1=C2=0.1uF，實現(xiàn)對信號頻率為500HZ的陷波2.R1=R=1.6K，C1=C2=0.1uF，實現(xiàn)對信號頻率為1000HZ的陷波六.仿真波形500Hz陷波1000Hz的陷波：七．實驗波形對特定頻率陷波非特定頻率的正常比例波形八．實驗問題總結(jié)與心得本次實驗我們遇到了好多問題。在做積分電路的時候，我們由于沒有事先查詢OP07這款運放的性能參數(shù)，而參數(shù)設(shè)置不當，導致每次積分波形會發(fā)生幅度失真在做陷波電路的時候，由于Op07工作電源電壓范