有源滤波电路带通滤波器综述.docx
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有源滤波电路带通滤波器综述
专业：
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姓名：
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实验报告
学号：
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日期：
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桌号：
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课程名称：
电路原理实验指导老师：
成绩：
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实验名称：
有源滤波电路——带通滤波器
一、实验目的
1.掌握有源滤波电路的基本观点，认识滤波电路的选频特征、通频带等观点，加深对有源滤波电路
的认识和理解。
2.用Pspice仿真的方法来研究滤波电路，认识元件参数对滤波成效的影响。
3.依据给定的带通滤波器构造和元件，剖析三种不一样中心频次的带通滤波器电路的工作特色及滤波
成效，剖析电路的频次特征。
4.实现给定方波波形的分解和合成。
二、实验原理
滤波器是一种二端口网络，它的作用是同意某频次范围的信号经过，滤掉或克制其余频次的信
号。
同意经过的信号频次范围称为通带，其余信号的频次范围称为阻带。
很多经过电信号进行通讯
的设施，如电话、收音机、电视和卫星等都需要使用滤波器。
严格的说，实质的滤波器其实不可以完整
滤掉所选频次的信号，只好衰减信号。
无源滤波器往常由RLC元件构成，一般采纳多节T型或π型构造，制造难，成本高，特别是电
感元件的重量和体积都很大。
用RC元件与运放集成块构成的有源滤波器，不用电感线圈，所以广
泛用于工程电路。
别的，运放的开环电压增益很大，输入阻抗高，输出阻抗低，构成的滤波器有一
定的放大、隔绝缓和冲作用。
对比于无源滤波器，有源滤波器有很多长处：
能够按要求灵巧设置增益，而且不论输出端能否
带载，滤波特征不变，这也是有源滤波较无源滤波获得更宽泛应用的原由。
1
1.带通滤波器电路
图1所示为一个无穷增益多路反应带通滤波器电路，传达函数为：
此中各系数为：
表征带通滤波器性质的重要参数有三个，分别是：
中心频次，也即谐振频次，带通滤波器在中心频次处转移函数的幅值最大。
带宽，定义为两个截止频次之差；截止频次ωc的定义为：
转移函数的幅
值由最大值降落为最大值的时的频次，即
质量因数，定义为中心频次与带宽之比。
带通滤波器的增益Kp定义为传达函数在中心频次处的幅值增益。
三个带通滤波器设计为：
Kp=4，Q=5，中心频次分别为：
1kHz，3kHz，5kHz，对应各元件参
数为：
μF，R1=20kΩ，Ω，R3=160kΩ。
1μF，Ω，Ω，R3=56kΩ。
μF，Ω，Ω，R3=33kΩ。
2.反相加法器
反相加法器电路如图2所示，输出为：
三、实验接线图
2
四、实验设施
1.信号源；
2.动向实验单元——滤波器组件；
3.示波器；
五、实验步骤
1.利用PSpice软件，对给出的三个带通滤波器的工作特征进行仿真剖析。
输入信号选择幅值为1V，
f=1KHz的方波电压。
察看一个方波信号分别经过三个带通滤波器后，波形和睦波成分的变化。
2.利用PSpice软件进行仿真剖析，计算正弦信号分别经过三个带通滤波器时的幅频特征。
3.使用Um=1V，f=1KHz的方波电压信号源输出，连结到动向电路板的输入端，将激励源和带通滤
波器的输出端分别连至示波器的两个输进口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上同时察看到激励
与响应的变化规律。
分别选择三个不一样中心频次的带通滤波器，察看并记录此时的输出信号的变化；
对滤波后的信号分别作fft剖析，察看信号中谐波成分的变化状况。
4.使用Um=1V，f=1KHz的方波电压信号源输出，将三个带通滤波器的输出连结到反相加法器的输
入端，察看并记录反相加法器输出端信号，并对此信号分别作fft剖析，察看信号中谐波成分的变化
状况。
5.使用正弦电压信号源输出，绘制中心频次为1KHz、3KHz、5KHz带通滤波器的幅频特征图。
6.选做内容：
将可调电阻接入反相加法器的反应回路，定性地察看当此电阻变化时，加法器输出信
3
号的变化（输出饱和现象）。
六、实验数据记录
1.记录原始波形分别经过三个带通滤波器后，波形和睦波成分的变化
μF，R1=20kΩ，Ω，R3=160kΩ。
0V
V（V1:
+）V（U5A:
OUT）
Time
0V
0Hz5KHz10KHz13KHz
V（V1:
+）V（U5A:
OUT）
Frequency
4
图为输入谐波成分
图为输出谐波成分
μF，Ω，Ω，R3=56kΩ。
0V
V（V1:
+）V（U5A:
OUT）
Time
5
0V
0Hz5KHz10KHz13KHz
V（V1:
+）V（U5A:
OUT）
Frequency
图为输入谐波成分
6
图为输出谐波成分
μF，Ω，Ω，R3=33kΩ。
0V
V（V1:
+）V（U5A:
OUT）
Time
7
0V
0Hz5KHz10KHz13KHz
V（V1:
+）V（U5A:
OUT）
Frequency
图为输入谐波成分
图为输出谐波成分
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2.记录三个带通滤波器的输出波形经过反相加法器后的波形和睦波成分的变化；
0V
V（V1:
+）V（U35A:
OUT）
Time
0V
0Hz5KHz10KHz15KHz20KHz
V（V1:
+）V（U35A:
OUT）
Frequency
9
图为方波谐波成分
图为合成波谐波成分
3.记录中心频次为1KHz带通滤波器的幅频特征曲线
0V
100Hz300Hz10KHz30KHz100KHz
V（U5A:
OUT）V（U15A:
OUT）V（U25A:
OUT）
Frequency
图为中心频次为1KHz、3KHz、5KHz带通滤波器的幅频特征曲线
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0V
100Hz10KHz100KHz
V（U5A:
OUT）
Frequency
幅频特征数据记录表
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七、实验数据剖析
选做内容：
将可调电阻接入反相加法器的反应回路，定性地察看当此电阻变化时，加法器输出信号
的变化（输出饱和现象）。
现象：
当反应电阻Rf增大时，输出波形变大，这是由于，可是
当反应电阻Rf增大到某一数值时，运放达到最大输出限制，输出信号出现饱和现象。
八、实验结果或结论
1.总结带通滤波器对经过的信号的影响，原信号波形和睦波成分的变化
带通滤波器能经过某一频次范围内的频次重量，将其余范围的频次重量衰减到极低水平。
比如本次
分别察看1kHz、3kHz、5kHz为中心频次的带通滤波器的输入输出波形，原方波为各次谐波叠加而
成，经过滤波器后，中心频次的谐波被保存，其余重量被衰减。
2.依据实验结果，总结你对有源滤波器电路工作特征的认识。
有源滤波器能经过并增大某一频次范围内的频次重量，衰减其余范围的频次重量。
电路构成中不带有电感，能够更宽泛的应用在工程电路中。
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与无源滤波器对比，有源滤波器能够为中心频次供给增益。
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