實(shí)驗(yàn)七

有源濾波器實(shí)驗(yàn)

掌握測(cè)定有源濾波器的幅頻特性的方法。了解由運(yùn)算放大器構(gòu)成的一些二階有源濾波器電路及其特性。

通過理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試加深對(duì)有源濾波器的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簭纳鲜兰o(jì)二十年代至六十年代，濾波器主要由R、L、C構(gòu)成，稱為無源濾波器。為了提高無源濾波器的質(zhì)量，要求電感元件具有較高的品質(zhì)因數(shù)QL，同時(shí)又要求有一定的電感量，這就必然增加電感元件的體積，重量與成本。為了解決這一矛盾，五十年代有人提出用由電阻、電容與晶體管組成的有源網(wǎng)絡(luò)替代電感元件，由此產(chǎn)生了用有源元件和無源元件共同組成的電濾波器，稱為有源濾波器。

實(shí)驗(yàn)原理:六十年代末由分立元件組成的有源濾波器得到應(yīng)用。七十年代以來，由薄膜電容、薄膜電阻和硅集成電路運(yùn)算放大器構(gòu)成的薄膜混合集成電路提供了大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的小型和微型有源RC濾波器。集成電路技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展給有源濾波器賦予巨大的生命力。集成電路有源濾波器不但從根本上克服了R、L、C無源濾波器在低頻時(shí)存在的體積和重量上的嚴(yán)重問題，而且成本低、質(zhì)量可靠及寄生影響小。和無源濾波器相比，它的設(shè)計(jì)和調(diào)整過程較簡(jiǎn)便，此外還能提供增益。當(dāng)然，有源濾波器也有如下缺點(diǎn)：1．由于有源元件固有的帶寬限制，使絕大多數(shù)有源濾波器僅限于音頻范圍(f≤20KHZ)內(nèi)應(yīng)用，而無源濾波器沒有這種上界頻率限制，適用的頻率范圍可高達(dá)500MHZ。2．生產(chǎn)工藝和環(huán)境變化所造成的元件偏差對(duì)有源濾波器的影響較大。3．有源元件要消耗功率。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.二階有源RC低通濾波器的幅頻特性圖7.1二階有源RC低通濾波器圖7.1所示電路為二階有源RC低通濾波器，運(yùn)算放大器A構(gòu)成同相放大器，其閉環(huán)增益為,

采用復(fù)頻域分析，可以得電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為：

正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)可寫成：其幅頻函數(shù)為：其幅頻特性如下圖7.2所示圖7.2二階有源RC低通濾波器幅頻特性2.二階有源RC帶通濾波器的幅頻特性圖7.3二階有源RC帶通濾波器圖7.3所示電路為二階有源RC帶通濾波器，運(yùn)算放大器構(gòu)成同相放大器，其閉環(huán)增益為，采用復(fù)頻域分析，可以得到電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為：正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)可寫成：其幅頻函數(shù)為：其幅頻特性如圖7.4所示。圖7.4二階有源RC帶通濾波器幅頻特性實(shí)驗(yàn)元器件:運(yùn)算放大器1臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)晶體管毫伏表1塊雙蹤示波器1臺(tái)電阻：2K2個(gè)，4K2個(gè)，10K2個(gè)，30K1個(gè)