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一、 實驗目的
1、掌握低通濾波器的設計：
2、學會將無源低通濾波器向帶通、高通濾波器的轉化：
3、了解常用有源低通濾波器、高通濾波器、帶阻濾波器的結構與特性：
4、了解巴特沃茲低通濾波器與切比雪夫低通濾波器的特點：
二、 實驗儀器
1、信號與系統實驗箱一臺。
2、40MHz示波器一臺。
三、 實驗原理
模擬濾波器根據其通帶的特點可分為：
（1）??? 低通濾波器
（2）??? 高通濾波器
（3）??? 帶通濾波器
（4）??? 帶阻濾波器
在這四類濾波器中，又以低通濾波器最為典型，其他幾種類型的濾波器均可以從它轉化而來。
對于模擬低通濾波器的設計方法，一般是通過逼近的設計方法。在最常用的濾波器中，又以巴特沃茲濾波器、切比雪夫濾波器最為常用。
1、巴特沃茲濾波器
其頻響特性為：
點：（1）最大平坦性：其濾波器在0頻點處附近一段范圍內是非常平直的，它是以原點最大平坦性來逼近理想低通濾波器。
（2）通帶、阻帶下降的單調性；
（3）具有良好的相頻特性
（4）－3dB的不變性：隨著N的增加，頻帶邊緣下降越陡峭，越接近理想特性，但不管N是多少，幅頻特性都通過－3dB點；
2、切比雪夫濾波器
其頻響特性為：
特點：
（3）通帶內波動均勻性。
（4）相位的非線性特性。
四、 實驗內容及主要步驟
1、無源濾波器的測量：
（1）??? 四階無源巴特沃斯低通濾波特性測量：
(A)－3dB頻點的測量：首先函數信號發生器模塊產生一1KHz的正弦信號（通過跳線K302選擇“正弦波”，跳線K301選擇“中”，同時可以調節W301，進行頻率細調），把它接至插孔“四階巴特沃斯無源低通”,用示波器觀察“輸出7”，測量四階巴特沃斯低通濾波器在該頻點的輸出幅度；然后不斷增加信號源的輸出頻率，保持其輸出幅度不變，當濾波器輸出信號的幅度為原來的0.707時，低頻信號的頻率即為該濾波器的－3dB頻點。
(B) 濾波器的頻響特性測量：用函數信號發生器模塊產生一正弦信號，然后不斷增加信號源的輸出頻率，并保持其輸出幅度不變，測量相應頻點濾波器輸出信號的幅度，并記錄下來。以頻率與輸出幅度（可換算成相對0點的相對電平值，單位為dB）為變量畫出一曲線，則該曲線即為該濾波器頻響特性曲線。
（2）四階無源巴特沃斯帶通濾波器特性測量
（A）?? 帶通濾波器中心頻點測量：首先用函數信號發生器模塊產生一正弦信號（通過跳線K302選擇“正弦波”，跳線K301選擇“中”，同時可以調節W301，進行頻率細調），把它接至插孔“四階巴特沃斯無源帶通”,用示波器觀察“輸出8”，改變信號源的輸出頻率，并保持其輸出幅度不變，當濾波器輸出信號的幅度為最大，低頻信號源的頻率即為該帶通濾波器的中心頻點。
（B）???? 帶通濾波器的頻響特性測量：用函數信號發生器模塊產生一正弦信號，其頻率在帶通濾波器中心頻點附近。然后不斷增加或減少信號源的輸出頻率，并保持其輸出幅度不變，測量相應頻點濾波器輸出信號的幅度，并記錄下來。以頻率與輸出幅度（可換算成相對0點的相對電平值，單位為dB）為變量畫出一曲線，則該曲線即為該濾波器頻響特性曲線。
（3）??? 六階無源巴特沃茲低通濾波器特性測量：
（A）－3dB頻點測量：方法同四階無源巴特沃茲低通濾波器
（B）濾波器的頻響特性測量：方法同四階無源巴特沃茲低通濾波器.
（4）六階無源巴特沃斯高通濾波器特性測量：
（A）?? －3dB頻點測量：首先用函數信號發生器模塊產生一正弦信號，把它接至插孔“六階巴特沃斯無源高通”，改變信號源的頻率，用示波器觀察插孔“輸出10”，找出六階無源巴特沃斯高通濾波器在高端頻率點的輸出幅度（在該頻點附近信號輸出幅度保持不變），以該點輸出信號幅度為參考。降低信號輸出頻率，當濾波器輸出信號的幅度為參考輸出幅度的0.707時，低頻信號源的頻率即為該高通濾波器的－3dB點。
（B）?? 濾波器的頻響特性測量：用函數信號發生器模塊產生一正弦信號，然后不斷增加信號源的輸出頻率，并保持其輸出幅度不變，測量相應頻點濾波器輸出信號的幅度，并記錄下來。以頻率與輸出幅度（可換算成相對0點的相對電平值，單位為dB）為變量畫出一曲線，則該曲線即為該濾波器頻響特性曲線。
2、有源濾波器件特性測量：
（1）??? 二階有源巴特沃茲低通濾波器特性測量：測量方法自擬。
（2）??? 二階有源巴特沃茲高通濾波器特性測量：測量方法自擬。
（3）??? 二階有源巴特沃茲帶通濾波器特性測量：測量方法自擬。
（4）??? 二階有源巴特沃茲帶阻濾波器特性測量：測量方法自擬。
（5）??? 二階有源切比雪夫低通濾波器特性測量：測量方法自擬。
（6）??? 八階有源切比雪夫低通濾波器特性測量：測量方法自擬。
五、實驗報告要求。
1、整理繪畫出各種濾波器的濾波特性。
2、根據實驗測量的數據，繪制各濾波器的幅頻特性曲線。注意應將同類型的無源和有源濾波器幅頻特性繪制在同一坐標上。以便比較并計算出特征頻率、截止頻率和通頻帶。
3、比較分析各種無源和有源濾波器的濾波特點。
工商網監
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