电子科技大学电子工程 学院 标准实验报告 (实验)课程名称电子技术实验基础 电子科技大学教务处制表
电子科技大学 电子工程 学院 标 准 实 验 报 告 （实验）课程名称 电子技术实验基础 电子科技大学教务处制表
电子科披大学 实 验 报告 学生姓名： 学号： 指导教师： 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：电子技术基础实验室 二、实验项目名称：二阶高通滤波器的设计与测试 三、实验学时：2学时 四、实验原理： 一、一阶高通滤波器 如图4-9-1是一阶RC串联电路，若以电阻两端的电压 作为输出，该电路具有高通的滤波特性。该电路的网络函 数——电压转移比： 图4-9-1一阶RC高通滤波器 R H(o)= joRC H(@) R+ 1+joRC 1个 joC 0.707 幅频特性：H(o)= @RC 0 V1+(@RC) Wo prm） (a) 同样令0c= 1代入有： d R 45° w 0 _90° H(o)= Qc (b) 1+ @c 图49-2一阶高通滤波器频率特性曲线 相频特性：p(o)=)-arca 0
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：电子技术基础实验室 二、实验项目名称：二阶高通滤波器的设计与测试 三、实验学时：2 学时 四、实验原理： 一、一阶高通滤波器 如图 4-9-1 是一阶 RC 串联电路，若以电阻两端的电压 作为输出，该电路具有高通的滤波特性。该电路的网络函 数——电压转移比： j ( ) 1 1 j j R RC H RC R C ω ω ω ω = = + + 幅频特性： 2 ( ) 1( ) RC H RC ω ω ω = + 同样令 C 1 RC ω = 代入有： C 2 C ( ) 1( ) H ω ω ω ω ω = + 相频特性： C ( ) arctan 2 π ω ϕ ω ω = − + - C R uo + - ui 图 4-9-1 一阶 RC 高通滤波器 1 | ( )| H ω O 0.707 ω C − ° 45 Φ ω( ) O − ° 90 ω C ω ω ( ) a ( ) b 图 4-9-2 一阶高通滤波器频率特性曲线
其幅频和相频特性曲线如图3-5-4所示。 2、二阶高通滤波器 如图4-9-3中a图所示为二阶高通滤波器的原理图，根据分压公式可求出，该电路的传 输函数电压转移比为： H(j@)=- -@'R2C2 U.1-0'RC2+j3@RC @'R2C2 该电路的幅频特性：H(o)= V1+o2R2C2)2+9o2R2C 从上式可以判断出，该电路具有高通的滤波特性，其幅频特性如b图所示。 H(j)(dB) 0 o(o) -20 180° -40 -60 90° R -80 52.559 lgf -100 g -120 图a原理图 图b幅频特性曲线 图c相频特性曲线 图4-9-3二阶RC高通滤波器 该电路的相频特性：p(o)=arctan 3@RC 1-o2R2C2 从上式可以看出，该电路的移相范围是：180°0°。截止频率等于电路的固有频率，即： 2.6724 0。= RC ，此时，电路的相移为p=52.55°，其相频特性如c图所示。 与一阶RC滤波电路相比，二阶RC滤波电路对同频带外信号的抑制能力更强，滤波效 果更好。二阶电路的移相范围为180°，比一阶电路的移相范围更大。 五、实验目的： 1、了解二阶高通滤波器的频率特性。 2、掌握网络频率特性测试的一般方法。 3、测量二阶RC高通滤波器的幅频特性和相频特性。 六、实验内容： 1、幅频和相频特性的测试 根据元件包中所提供元件，自己设计并搭建一个二阶RC高通滤波器，测量该滤波器的 幅频和相频特性曲线。要求输入U=3V,完成下表
其幅频和相频特性曲线如图 3-5-4 所示。 2、二阶高通滤波器 如图 4-9-3 中 a 图所示为二阶高通滤波器的原理图，根据分压公式可求出，该电路的传 输函数电压转移比为： 222 o 222 i (j ) 1 j3 U R C H U R C RC ω ω ω ω − = = − + 该电路的幅频特性： 222 2 2 22 2 2 2 ( ) (1 ) 9 R C H RC RC ω ω ω ω = + + 从上式可以判断出，该电路具有高通的滤波特性，其幅频特性如 b 图所示。 该电路的相频特性： 222 3 ( ) arctan 1 RC R C ω ϕ ω ω = − 从上式可以看出，该电路的移相范围是：180°~0°。截止频率等于电路的固有频率，即： ，此时，电路的相移为ϕ = ° 52.55 ，其相频特性如 c 图所示。 与一阶 RC 滤波电路相比，二阶 RC 滤波电路对同频带外信号的抑制能力更强，滤波效 果更好。二阶电路的移相范围为 180°，比一阶电路的移相范围更大。 五、实验目的： 1、了解二阶高通滤波器的频率特性。 2、掌握网络频率特性测试的一般方法。 3、测量二阶 RC 高通滤波器的幅频特性和相频特性。 六、实验内容： 1、幅频和相频特性的测试 根据元件包中所提供元件，自己设计并搭建一个二阶 RC 高通滤波器，测量该滤波器的 幅频和相频特性曲线。要求输入 Ui=3V，完成下表。 + - C R uo + - ui 图 a 原理图 C R 图 4-9-3 二阶 RC 高通滤波器 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 ∣H(jω)∣(dB) fc lgf 图 b 幅频特性曲线 lgf 180° 90° 52.55° φ(ω) 图 c 相频特性曲线 fc 2.6724 c RC ω =
实验选择元件为：R=1KΩ，C=0.01uf,按图4-9-3(a)搭好电路进行测试。 表1 高通滤波器的频率特性测试数据 频率值 0.016 0.1f6 0.56 f=41.8k 26 5 106 输出U。 4.8mv 150mv 1.25v 2v 2.52v 2.75v 2.8v 178 140° 870 55.86° 35.50 18.9o 13.30 2、根据上表绘出幅频特性和相频特性曲线。 3、定量的画出在人时，输出和输入的相位差波形。 七、实验器材（设备、元器件)： 1、函数发生器一台 2、晶体管毫伏表一台 3、示波器一台 4、电阻、电容、导线若干 5、面包板一个 八、实验步骤： 按图4-9-3(a)连接电路，完成表1的测试，分析结果。 九、实验数据及结果分析：
实验选择元件为：R=1KΩ，C=0.01uf，按图 4-9-3（a）搭好电路进行测试。 表 1 高通滤波器的频率特性测试数据 频率值 0.01 fc 0.1 fc 0.5 fc fc=41.8k 2 fc 5 fc 10 fc 输出 Uo 4.8mv 150mv 1.25v 2v 2.52v 2.75v 2.8v φ 178o 140 o 87 o 55.86 o 35.5 o 18.9 o 13.3 o 2、根据上表绘出幅频特性和相频特性曲线。 3、定量的画出在 fc时，输出和输入的相位差波形。 七、实验器材（设备、元器件）： 1、函数发生器一台 2、晶体管毫伏表一台 3、示波器一台 4、电阻、电容、导线若干 5、面包板一个 八、实验步骤： 按图 4-9-3（a）连接电路，完成表 1 的测试，分析结果。 九、实验数据及结果分析：
根据实验数据分析可得利用电阻电容构成的二阶高通滤波器，实现了滤波功能，且测试 所得的数据误差在允许的范围内。 十、实验结论： 利用RC可以构成滤波器，达到实验目的。 十一、思考题 1、试分析一阶滤波器电路与二阶滤波电路的优缺点。 答：一阶电路结构简单，二阶电路较一阶复杂，且二阶滤波电路移相范围是0-180度，一阶 滤波电路只有0-90度，二阶滤波电路比同频带外信号的抑制能力更强，滤波效果更好。 2、试用RC器件设计二阶低通滤波器，并计算出其截至频率。 答：如下图所示即为二阶低通滤波器， 二阶低通原理图 其幅频特性为： H-RCY9RC 2.6724 其转折频率 。= RC 十二、总结及心得体会： 通过测试完成了实验，所得数据符合要求。 十三、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 无 报告评分： 指导教师签字：
根据实验数据分析可得利用电阻电容构成的二阶高通滤波器，实现了滤波功能，且测试 所得的数据误差在允许的范围内。 十、实验结论： 利用 RC 可以构成滤波器，达到实验目的。 十一、思考题 1、试分析一阶滤波器电路与二阶滤波电路的优缺点。 答：一阶电路结构简单，二阶电路较一阶复杂，且二阶滤波电路移相范围是 0-180 度，一阶 滤波电路只有 0-90 度，二阶滤波电路比同频带外信号的抑制能力更强，滤波效果更好。 2、试用 RC 器件设计二阶低通滤波器，并计算出其截至频率。 答： 如下图所示即为二阶低通滤波器， 其幅频特性为： 其转折频率 十二、总结及心得体会： 通过测试完成了实验，所得数据符合要求。 十三、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 无 报告评分： 指导教师签字： + - R C uo + - ui 二阶低通原理图 R C 2.6724 c RC ω = 2 2 22 2 2 2 1 ( ) (1 ) 9 H RC RC ω ω ω = − +