信号实验报告

一、实验目的

1．掌握信号调理电路--有源滤波电路的快速设计方法。

2．掌握信号调理电路--有源滤波电路的调试及其频率特性、频谱特性的测试、分析方法。

二、设计任务

1．在一工程现场进行信号检测时，对现场采集的信号要进行滤波调理，只需要其中频率为1ＫＨz的信号，其它频率的信号必须抑制掉。试利用EWB软件设计具有此功能的带通滤波器；对设计的电路用EWB进行计算机仿真实验调试；绘出电路图并简述原理。Q=3，增益Kp=2

2．设计上述滤波器实验，内容包括：

设计上述滤波器实验：①实验目的；②实验原理说明；③实验任务步骤；④实验仪器与元件；⑤实验注意事项；⑥实验报告要求；⑦思考内容。

3．对设计的电路进行现场搭接、实验调试：

4．得出实验结论，编制完整的设计书。

实验原理说明：

1.通常，滤波器指的是对信号频率有选择性的二端口网络，它允许某些频率的信号通过，而其他频率的信号受到衰减或抑制，这些二端口网络可以是由RLC元件构成的无源网络，或者是由RC和有源器件的构成的网络。带通滤波器允许以w为中心，频率范围为B的信号通过，而衰减或抑制其他频率的信号，即对某一窄带频率的信号具有选频通过的作用。

图中所示为无限增益多路反馈电路的一般形式,可选择适当类型无源元件Y1～Y5,以快速构成滤波器。

几种滤波器原理图、幅频特性

实验步骤：

此次课题要求掌握最基本的二阶滤波器快速的设计方法。

要设计RC 滤波器，一般采用查表归一快速的设计方法。使用这种方法，必须满足滤波器条件。

▲首先给定要求的截止频率fc或中心频率fc；

▲增益Kp；

▲选取滤波器的类型（切比雪夫型、巴特沃斯型），（低通、高通、带通）；

▲选取（一阶、二阶、三阶、四阶、或高阶）滤波器，请参考一些相关资料。《测控电路》、《精密仪器电路》⋯⋯然后按下述步骤设计：

（1）先选择电容C1 的标称值，电容C 的初始值靠经验决定，通常以下面的数据作

参考：

f c ≤ 100Hz C = (10-0.1) μF

ƒc = (100-1000)Hz C = (0.1-0.01) μF

ƒc = (1-10k)Hz C = (0.01-0.001) μF

ƒc = (10-1000k)Hz C = (1000-100)pF

ƒc ≥ 100kHz C = (100-10)pF

（2）所选择的电容C1 的实际值，再按照下式计算电阻换标系数k

k =100/ f c C1

其中ƒc 的单位为Hz；C1 的单位为μF。

（3）表2-1 中查出C1 和K＝1 时的电阻值。

（4）再将这些电阻值靠标称的实际电阻值。

实验仪器与元件：

示波器 台

信号发生器 台

无源低通、高通、带阻、带通滤波网络实验板 各1块

运算放大器实验板 块

直流电源 台

连接导线 若干

实验注意事项:

1.注意运算放大器实验板端口的联线，输出端不得短路。以免损坏运算放大器。

2.在选用滤波器时，需要测定输入输出的点Fourier滤波图。

3.在做实验时，每个电阻需要通过查表得到真实值。

4.调节示波器以及信号发生器要注意调节的值。

5.为使实验顺利进行，课前对实验内容和结果要心中有数。

实验报告要求：

1．按上述设计方法确定电路参数，用EWB软件仿真试验。进行幅频特性、相频特性、频谱特性的测试测试，观测电路对信号的调理作用。打印设计电路及仿真实验频率特性曲线结果。如果将低通滤波器与高通滤波器相串联，得到什么类型的滤波器，其通带与通带增益各为多少？画出其频率特性曲线。

2．对仿真试验成功的电路进行电路搭接实现。并检查连接是否可靠，正确。

3．实验调试：调整信号发生器输出正弦交流波形，并将信号电压幅值调到1V，接入滤波器的输入端，并调整信号源的频率，在滤波器输入、输出端测量所对应信号的幅值、相位差（可用示波器测试，并记录输入频率值和所对应的输出幅值、相位差，测量 10～12 点。）。作出相应信号调理电路的幅频特性、相频特性曲线。

4．实验调试：调整信号发生器输出频率为1kHz（取所设计的滤波器中心频率fc）的方波波形，并将信号电压幅值调到1V，接入滤波器的输入端，观测滤波器的输入、输出端所对应信号的频谱特性，作出实际信号调理电路的频谱特性曲线。

5．分析实验结果，给出设计实验结论。

电路图：

频谱特性曲线输入端

输出端