1、信号与线性系统分析高通滤波器实验报告信号与线性系统分析课程设计高通滤波器的设计、制作及分析学校：伊犁师范学院 单位：电子与信息工程学院班级：电信11-2班姓名：刘盼 学号：11071201030指导老师：石雁祥 设计指标：截止频率为18KHz的高通滤波器1、高通滤波器1、高通滤波器的定义：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量完全抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。2、高通滤波器是指车载功放中能够让中、高频信号通过而不让低频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱动扬声器的中音和高音单元。3、理想高通滤波器的幅频特性： （jw） F/Hz 4
2、、实际高通滤波器的幅频特性： H(jw) F/Hz 5、截止频率定义：用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号幅度降至最大值的0.707倍，此时的频率称为截止频率。二、滤波器的工作原理及电路图1、设计低通滤波器的工作电路图如图（1）： Ui Uo 图（1）2、 幅频特性：令 可得：当时 f=18KHz是高通滤波器的截止频率，标称值电容C=0.022uF，由此得出R=402。3、用MATLAB程序进行仿真程序: clear;r=400;c=0.000000022;f0=0;fn=30000;df=0.01;f=f0:df:fn;w=2.*pi.*f;a
3、=(1./(w.*r.*c).2;H=(1./(1+a).0.5;plot(f,H);xlabel(f);ylabel(H);运行仿真程序得到如图（2）的结果： 图（2）三、高通滤波器的制作和测试1、根据选定电阻、电容的参数，在实验室找到了欧姆电阻和微法电容，安装到电路板上，进行焊接。焊接结果如图（3a）、图（3b）： 图（3a）焊接电路板的正面结构 图（3b）焊接电路板的背面结构注：电路板规格为4cm5cm；电容为直插瓷戒电容223;电阻为直插金属膜电阻196、210；普通跳线；导线若干。2、对高通滤波器进行实验检测 实验仪器： 名称参考型号数量用途示波器YB434OG1观察输入输出波形函数
4、信号发生器YB26391作为信号源万用表VC9807A1测电阻值 3、对示波器进行校准：（1）按下示波器电源“power”；（2）将时间“TOME/DIV”打到0.2ms；（3）将示波器“MODE”打到“CH1”，同时将“VOLTS/DIS”打到“1”；（4）将同轴测试电缆链接到“CH1”上，测试笔上的开关推到“1”对CH1校准；（5）同理对“CH2”通道进行校准。4、接入滤波器测试，如图（4a）、图（b）所示： 图（4a）滤波器接入电路全局图 图（4b）滤波器接入细节图（1）将示波器“CH2” 的测试笔挂钩接到滤波器电路的输入端，上面的鳄鱼夹夹到输出端的地线上；（2）将示波器“CH1”上的测
5、试笔挂钩接到电路的输出端，上面的鳄鱼夹夹到输出端的地线上；（3）打开函数信号发生器开关，输出端接上同轴测试电缆，把红色鳄鱼夹夹到滤波器电路输入端，黑色鳄鱼夹夹到滤波器电路的输出端地线上；（4）打开信号系统试验箱，将S1、S2、S3打亮，用一根导线接“GND”,d导线另一端接到滤波器电路输出端地线上；（5）示波器“MODE”打到“DUAL”，调节频率旋钮观察波形（如图（5）所示）； 图（5）（6）根据规定当输出的为最大输出的0.707倍时所对应的频率为截止频率。（看着函数信号发生器频率读数和示波器的波形，当输入电压与输出电压波形所对应的格数是0.707倍）。（7）接入频率f和电压U，可用（CH2
6、通道输入信号，输入电压始终为2.83V，调节频率按钮，调节输出电压）。5、测量并读取记录数据：表一 f/kHz 510152025302.832.832.832.832.832830.7411.3631.832.082.242.43H0.2680.4860.6400.7430.8120.857表二f3540455055602.832.832.832.832.832.832.402.592.512.552.732.62H0.8890.9120.9280.9410.9500.9584、实验采用MALAB仿真软件进行数据综合测试程序：clear;dataf=5000,10000,15000,1808
7、0,25000,30000,35000,40000,45000,50000,55000,60000;dataH=0.268,0.486,0.640,0.707,0.812,0.857,0.889,0.912,0.928,0.941,0.950,0.958;plot(dataf,dataH);xlabel(f);ylabel(H);运行测试程序得到如图（6）所示H(jw) 图（6）理论值为：18KHz由图可读出测试值为：18080Hz误差为： E=(18000-18080)18000 %=0.4%5%五、误差分析：1、 计算所需要得电阻阻值时，我们确定电容计算电阻，是理想的电阻，R=402欧，但
8、是实际电路中串联的是406欧电阻，于是这与标出的值有一定的误差。2、 在连接电路时有焊锡和导线影响，实际导线也是有电阻的，所以这也导致实验出现误差；3、 所用的所有仪器，示波器、信号系统试验箱、函数信号发生器等都有些仪器误差。六、心得体会经过此次对高通滤波器的设计、制作和分析，让我弄懂了很多问题。首先，从开始的计算、选器材、设计电路及焊接、测试，到现在的完成，这期间经历了很多次的失败，示波器的校准相当的重要，而且焊接也要很精细，最重要的是选择合适的电容、电阻，我就是因为电容、电阻的选择不恰当而导致了多次失败。其次，必须要全面的考虑整体设计。通过较大的电阻，减小导线自身带来的误差，以及焊锡处的处理要精细，避免产生较大误差。最后，是示波器的读数。因为读数时必定会有不准确的地方，我们应当多次读数来减少不准确的因素。这是我第一次设计实验，通过这次的实验，我发现自己存在很多的问题，越是简单的问题越是应该重视，细节决定成败，只有全面理解问题，才能准确的解决问题。
