《信号与系统》课程教学资源（实验指导）硬件实验一 滤波器

信号与系统实验指导书 实验一滤波器 一实验目的： 1、了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性： 2、对比并研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性： 二原理说明： 1、滤波器的作用是对输入信号的频率具有选择性。滤波器的种类很多，但总的来说 可分为两大类，即经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器可分为四种，即低通(LP)、高通 (HP)、带通(BF)、带阻(BS)滤波器。图1一1分别给出了四种滤波器的理幅频响应。 个AU 个Au 通指水一阻带 卡阻带（一通带 0 f (a低通滤波器 (b)高通滤波器 Au 个Au 阻带水通带→米阻带 ←通带平阻常平通带 0 fcl fo fch fel f fch f (©)带通滤波器 (d)带阻滤波器 图1-1四种滤波器的理想幅频特性 2、滤波器可认为是一个二端网络，可用图1一2的模型来描述。其幅频特性和相频特 性可由下式反映： H(j)=U2/U1=A (20 ( HG©)为网络函数，又称为传递函数

信号与系统实验指导书 -1- 实验一 滤波器 一 实验目的： 1、了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性； 2、对比并研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性； 二 原理说明： 1、滤波器的作用是对输入信号的频率具有选择性。滤波器的种类很多，但总的来说， 可分为两大类，即经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器可分为四种，即低通（LP）、高通 （HP）、带通（BF）、带阻（BS）滤波器。图 1—1 分别给出了四种滤波器的理幅频响应。 2 、滤波器可认为是一个二端网络，可用图 1—2 的模型来描述。其幅频特性和相频特 性可由下式反映： H（ј ω）=U2/U1=A （ω）∠θ（ω） H（ј ω）为网络函数，又称为传递函数

信号与系统实验指导书 滤波器 U2 图1-2滤波器 三 预习练习： 1、预习滤波器的有关内容和原理： 2、预习运算放大器的相关知识及用运算放大器构成滤波器的方法： 3、推导各类滤波器的网络函数。 四实验步骤及内容：

信号与系统实验指导书 -2- U1 U2 图 1-2 滤波器 三 预习练习： 1、预习滤波器的有关内容和原理； 2、预习运算放大器的相关知识及用运算放大器构成滤波器的方法； 3、推导各类滤波器的网络函数。 四 实验步骤及内容： 滤波器

信号与系统实验指导书 1用实验导线按图13构造滤波器： (a）无源低通滤波器 (6)有源低通滤波器 (@)无源高通滤器 (d)有源高通滤波器 ()无源带通滤波器 ()有源带通滤波器 (g)无源带阻滤波器 (h)有源蒂阻滤波器 图13各种滤波器的实验电路图 -3-

信号与系统实验指导书 -3- (e)无源带通滤波器

信号与系统实验指导书 2、测试各无源和有源滤波器的幅频特性： 例1：测试RC无源低通滤波器的幅频特性。 实验电路如图1一3(a)所示。 实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为1V的正弦信号，将此信号加到滤波器 的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤 波器输出端的电压U2。每当改变信号源频率时，都必须观测一下U1是否保持稳定1V,数 据如有改变应及时调整，将测量数据记下下表。 F (KHZ) U1(V)11 111111 11 U2(v) 例2：测试RC有源低通滤波器的幅频特性。 实验电路如图1一3(b)所示。放大系数K=1。 实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为1V的正弦信号，将此信号加到滤波器 的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤 波器输出端的电压U2。每当改变信号源频率时，都必须观测一下U1是否保持稳定1V,数 据如有改变应及时调整，将测量数据记入下表。 F (KHz) fe 1I1(V)11 111111 1 U2(v) 按照以上方法，分别测量其它种类的滤波器的幅频特性， 五仪器设备： 1信号与系统实验箱 2疗洁由压表 3双踪示波器 六实验报告要求： 1根据实验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。比较并计算出特征频率、截 止频率和桶频带 2分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。 4

信号与系统实验指导书 -4- 2、 测试各无源和有源滤波器的幅频特性： 例 1：测试 RC 无源低通滤波器的幅频特性。 实验电路如图 1—3（a）所示。 实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为 1V 的正弦信号，将此信号加到滤波器 的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤 波器输出端的电压 U2。每当改变信号源频率时，都必须观测一下 U1 是否保持稳定 1V，数 据如有改变应及时调整，将测量数据记下下表。 F（KHz） fc U1（V） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 U2（v） 例 2：测试 RC 有源低通滤波器的幅频特性。 实验电路如图 1—3（b）所示。放大系数 K=1。 实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为 1V 的正弦信号，将此信号加到滤波器 的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤 波器输出端的电压 U2。每当改变信号源频率时，都必须观测一下 U1 是否保持稳定 1V，数 据如有改变应及时调整，将测量数据记入下表。 F（KHz） fc U1（V） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 U2（v） 按照以上方法，分别测量其它种类的滤波器的幅频特性。 五 仪器设备： 1 信号与系统实验箱 2 交流电压表 3 双踪示波器 六 实验报告要求： 1 根据实验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。比较并计算出特征频率、截 止频率和通频带。 2 分析各类无源和有源滤波器的滤波特性