五、实验内容
1、实验箱上提供的是图4-5电路，写出实验电路的微分方程，并求解之。 2、写出三种传输函数，并且就传输函数讨论它们的滤波类型与其相关参数，填入表4-1。
表4-1
输出 H?s? 滤波类型 Aup Q 截止频率 特征频率 相移?F Vh?s? Vb?s? Vl?s? fL?fh? 3、调节电位器使R3?R4?30K即a?3，在Vi端输入有效值1V的正弦波，不断改变Vi频率，保持其幅值不变。用示波器与交流毫伏表观察各测试点的波形与幅值，并列表记录。（表格自拟，有兴趣的同学还可以记录相位移?F）。
4、将方波信号接入输入端，重复步骤3。（选作） 六、实验报告
1、整理实验数据，绘制二阶高通、低通、带通网络函数的幅频特性曲线， 并与理论分析结果相比较，分析其差异。
2、归纳总结用基本运算单元实现各种滤波功能与求解微分方程的要点。
21
附录一 无源和有源滤波器
滤波器是一种具有选频性质的二端口网络，它的功能是让特定频率段的信号顺利通过，而其他频率的信号受到一定的衰减和抑制，常用RC元件或RLC元件来构成无源滤波器，也常加入运放单元构成有源滤波器。
根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器(HPF)、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、全通滤波器（APF）五种。把可以通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带和阻带的分界点的频率?c称为截止频率或转折频率。图3-1中的Aup为通带的电压放大倍数，?o为中心频率，
?CL和?CH分别为低端和高端截止频率。全通滤波器的电压增益的幅值与频率
无关，但电路的相移与频率相关，常用于相位校正和信号延迟，这里不做讨论。
H(jω)/Aup10.707H(jω)/Aup10.707H(jω)/Aup10.707通带阻带10.707H(jω)/Aup通带阻带通带通带阻带ωω阻带ωCωωCL通带ωOωCH阻带ωCωCLωOωCHωLPFHPFBPFBEF 图5-1
四种滤波器的实验线路如图5-2所示：
22
Ui1K1KUoUi1k1kUo0.01U0.01U0.01U0.01U无源低通有源低通0.01UUi0.01UUoUi0.01U0.01UUo无源高通1K1K有源高通1k1k10K1K0.01UUoUi1k0.01U10KUiUo无源带通1K0.01U有源带通1k0.01U0.01U0.01U0.01U0.01UUi1K1KUoUi1k1kUo0.022U5100.022U510无源带阻有源带阻图5-2(a) 图5-2(b) 滤波器做为双口网络，它的输出电压uout与输入电压uin之比，称为它的电压传递函数，也称频率特性。它用下式来表示：
Au(s)?uo?s?u或Au?j?? ?Au?s?S?j???o?A???????? ，式A????Au?j??ui?s?ui?为滤波器的幅频特性，????为滤波器的相频特性，都可以实际测量。
23
附录二 开关电容滤波器
一、实验原理
1、长期以来，音频范围内的滤波器小型化始终是通信设备中难以解决的重要问题。由于在硅片上制作电阻和电容元件时，参数精度与温度稳定性都很低，且大电阻占较大硅片面积，造成RC有源滤波器单片集成化始终未能实现。70年代初，弗里得提出了开关电容滤波器的原理，70年代末期，随着MOS工艺的进步，MOS开关电容滤波器（简写作MOS.SCF）的研究与应用引起了人们的巨大兴趣。它由MOS电容，MOS模拟开关与MOS运算放大器组成，具有准确性和温度稳定性很高，处理速度快，尺寸小、功率低、工艺简单、易于制成大规模集成电路等优点，正广泛应用于滤波器、振荡器、平衡调节器和自适应均衡器等各种模拟信号处理电路之中。
2、“开关电容”是集成电路中用来代替电阻的一种常用的基本电路单元。如下图6-1(a)所示，由两个源漏之间可以互换的增强形MOS管和一个电容组成。T1与T2由时钟方波信号?和?控制，电容交替接通到1-1′和2-2′端子，等效于图6-1(b)电路。当?为高电平时，T1导通，T2截止，C接到1-1′端，得到充电电荷Q1?Cu1，当?为高电平时C接到2-2′端，电容两端电荷改变为Q2?Cu2。因此在时钟周期Tc内，从1-1′端向2-2′端传输的电荷量
?Q?Q1?Q2?C(u1?u2)。等效电流I??QC??u1?u2?。如果时钟脉冲的TcTc频率足够高，近似认为在一个时钟周期内两端口的电压基本不变，这个过程是连续的，则基本开关电容单元就可以等效为电阻，其阻值为
R?24
u1?u2Tc1 （6-1） ??iCfcC
相关推荐：
loading