二阶有源带通滤波器的研究
所属课程：模拟电子技术基础
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一、 实验目的
1、 熟悉由运放、电阻和电容组成的二阶有源带通滤波器及其特性，并运用理论知识计算满足一定设计要求所需的元件参数；
2、 学会测量二阶有源带通滤波器的幅频特性及找出其截止频率点；
3、 进一步学习和提高焊板技术，掌握软件multisim仿真和硬件检测电路的基本方法。
二、 设计任务及要求
1、由二阶有源低通滤波器和二阶有源高通滤波器组成二阶有源带通滤波器
技术指标：单运放增益
Q=0.707
通带增益
下限频率
上限频率
，误差允许范围20%
2、设计二阶有源带通滤波器电路，计算电路元件参数，并进行仿真
3、焊好硬件电路，测量技术指标参数，测量滤波器的截止频率
三、 实验原理
电路原理图
该带通滤波器由二阶有源低通滤波器和二阶有源高通滤波器组成，前级为低通，后级为高通。
1、前级：二阶有源低通滤波器
由两节RC滤波器电路和同相比例放大电路组成，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。
同相放大电路的电压增益即低通滤波器的电压增益
传递函数：
其中：
低通电路决定了本实验带通滤波器的上限频率
，要求
，取C1=C2=1000pF
可求得：R3=46.8k, 取47k, R3=R1||R2, 取R1=110k, 取R2=82k （R1、R2为分压器，可使通带增益为0dB。）
取Q=0.707，则AVF=1.586 取R5=39k R4=68k
2、后级：二阶有源高通滤波器
由低通电路中的R和C位置互换，即可得到二阶有源高通滤波器。
同相放大电路的电压增益即低通滤波器的电压增益
二阶有源高通滤波器与二阶有源低通滤波器存在对偶关系
传递函数：
其中：
高通电路决定了本实验带通滤波器的下限频率
，要求
，取C1=C2=0.1uF
可求得：R6= R7=5.31k, 取5.1k 取Q=0.707，则AVF=1.586 取R8=47k R9=82k
四、
实验内容及步骤
1、 软件仿真
输入信号：正弦信号Vipp=2V f=1kHz
幅频特性曲线：
下限频率：y1= - 3.0899dB，
，在误差允许范围内
上限频率：y2= - 2.9588dB，
，在误差允许范围内
相频特性曲线：
2、 硬件测试
按电路原理图正确连接电路，注意正负双电源的连接，千万别接反。接入正弦信号Vipp=2V f=1kHz；
用双踪示波器观察电路原理图中的1点的输入波形和7点的输出波形，记录两点的电压，并计算滤波器通带电压增益AV。
分别向上、向下改变输入信号的频率，直到增益下降到滤波器通带电压增益AV的0.707倍，记录输入信号的频率，即分别为该滤波器的上限频率和下限频率。
五、 实验数据及整理
Vipp=2V f=1kHz时，1点输入电压Vipp1=0.85V，7点输出电压Vopp=1.88V，
通带增益
截止频率点增益
输出电压Vopp’=1.33V
下限频率：
，误差：
，在误差范围内
上限频率：
，误差：
，在误差范围内
六、 实验所获
1、 加深了对有源滤波器的认识，进一步掌握了有关有源滤波器的电压增益与截止频率的计算方法
2、 学会了设计电路和运用理论知识计算元件参数的基本方法
3、 掌握了multisim软件仿真和硬件电路检测的基本方法
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