电工理论与新技术。
专业实验讲义。
重庆大学电气工程学院。
目录。1、有源二阶带通滤波器的分析与设计实验3
2、低频小信号检测电路系统设计实验9
电工理论与新技术专业实验（1）
有源二阶带通滤波器的分析与设计实验。
一、 有源二阶带通滤波器电路原理与分析。
由运算放大器、电阻、电容构成的有源二阶带通滤波器电路如图（1-1）所示。
图（1-1）有源二阶带通滤波器电路原理图。
根据节点电压法列出a、b、c、d各节点的电流方程，再根据电流方程解出滤波器的各种参数。设运算放大器为理想运算放大器，a、b、c、诸节点都是运算放大器的“虚地”其电压为0，所以列出图（1-1）的方程。
解之：从（5）式可以看出，这是一个二阶带通滤波器的传输函数，有一个谐振点（极点）。（6）式为二阶带通滤波器的传输函数的标准式：
5）式与（6）式相比较可以得到该滤波器的几个参数：
1、 中心角频率：
2、 品质因素
3、 增益。
由于 所以。
如果令。则（7）、（8）、（9）式可以简化为。
由（11）、（12）式可以看出，这个电路的主要特点是，使其调试简便，只要改变和的电阻值，就可以达到调节增益和品质因素q的目的。
二、 滤波器参数对各无源元件的灵敏度的分析。
在滤波器中，某个无源元件的数值变化必然使滤波器的基本参数也相应地变化。如果用x 表示某个无源元件，y表示某个滤波参数，则y对x变化的灵敏度定义为。
对于图（1-1）所示滤波器电路，分析其各电路参数对无源元件r、c变化的灵敏度。
14）式说明=为一常数，只要当时，r或c的变化对中心角频率基本上不发生影响。
15）式说明，越大则越小，也就是说如果在设计中选用较大的其变化对滤波器的传输函数及品质因素q的影响较小。
16）式的结果与（15）式的相似，也就是说在设计中最好选得大一些。
由（17）式可以看出，越小则越小，也就是说如果在设计中选用较小的其变化对滤波器的传输函数及品质因素q的影响会小些。
三、 有源带通滤波器电路的设计。
指定有源二阶带通滤波器的电路如图（1-2）所示。
图（1-2）有源二阶带通滤波器的电路图。
1、输入输出阻抗的匹配。
如图（1-2）有源二阶带通滤波器的电路，a4、a5组成的跟随器为滤波器输入输出阻抗匹配电路。
2、电路参数的选取和计算。
由中心频率f0 计算的电路参数。
由品质因素q、增益h0计算的电路参数。
3、有源二阶带通滤波器电路**。
1） 绘出**电路（打印）；
2） **滤波器的幅频、相频特性曲线：
横坐标用对数坐标，纵坐标用直角坐标。
4、实验测绘幅频特性曲线（用坐标纸）（绘出实验框图）
5、实验测出滤波器的品质因素。
必测频点：
6、实验结果分析。
四、实验设备。
五、实验体会。
电工理论与新技术专业实验（2）
低频小信号检测电路系统设计实验。
一、 低频小信号检测电路系统方框图。
***检测电路系统由差分放大电路、50hz带阻滤波器电路、放大电路构成，其如图（2-1）所示。
图（2-1）***检测电路系统方框图。
1、 差分放大电路。
差分放大电路主要用于完成对共模信号的抑制。电路如图（2-2）所示。
图（2-2）差分放大电路原理图。
差分增益：
当；时，则。
共模增益：
式中为a3运放的共模抑制比。
设计实验电路如图（2-3）所示。
2、 50hz带阻滤波器电路。
50hz带阻滤波器由输入级电路、放大电路、带通滤波器、加法器构成，电路方框图如图（2-4）所示。
图（2-3）差分放大电路原理图。
图（2-4）50hz带阻滤波器方框图。
设：带通滤波器的传输函数为。
则有 可得
可以看出这是一个二阶带阻滤波器的传输函数。具体实现电路如图（2-5）所示。
图（2-5）有源二阶带阻滤波器电路。
二、 低频小信号检测电路设计。
1、 设计和计算电路参数。
2、 电路**及分析。
3、 实验测试。
1） 差分放大电路的差模放大倍数。
2） 差分放大电路的共模放大倍数。
3） 有源二阶带阻滤波器电路的幅频特性图。
4） 有源二阶带阻滤波器电路对50赫兹的抑制。
4、 实验结果分析。
三、 实验设备。
四、 实验体会。
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