活跃的过滤器

学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好，但还有更好的方法。

你将通过实际学到更多信息建立和分析实际电路，让您的测试设备提供“答案”而不是书籍或其他人。对于成功的电路建设练习，请按照下列步骤操作：

1. 在电路建造前仔细测量和记录所有元件的值。
2. 画出待分析电路的原理图。
3. 在面包板或其他方便的介质上仔细地构造这个电路。
4. 在每个连接点以后检查电路结构的精度，并在图中逐一验证这些元素。
5. 数学分析电路，解决所有的电压和电流值。
6. 仔细测量所有电压和电流，以验证您分析的准确性。
7. 如果有任何实质性的错误(大于几个百分点)，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新计算值和重新测量。

避免使用741型运算放大器，除非你想挑战你的电路设计技能。有更多通用的运放模型，一般可供初学者使用。我推荐LM324用于直流和低频交流电路，TL082用于涉及音频或更高频率的交流项目。

通常，避免过高或过低的电阻值，以避免仪表“负载”造成的测量误差。我建议电阻器的值在1 kΩ和100 kΩ之间。

节省时间和减少出错可能性的一种方法是，从一个非常简单的电路开始，然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性，而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样，您就不必重复度量任何组件的值。

在非常简单的定性术语中，按照低频和高频信号“看到的”来评价电容器和电感的阻抗:

当电容器“出现”低频信号时:(高或低)阻抗?

电容器“出现”到高频信号：（高或低)阻抗?

电感在低频信号中“出现”时:(高或低)阻抗?

电感在高频信号中“出现”时:(高或低)阻抗?

画出an的波德图理想的高通滤波器电路：

一定要在图上标出“截止频率”。

画出an的波德图理想的低通滤波器电路:

一定要在图上标出“截止频率”。

确定这个电路是什么类型的滤波器，并计算给定a的截止频率电阻器电容值为0.22 μF:

计算两者的阻抗电阻和电容器在这个频率。你注意到这两个阻抗值了吗?

真正的过滤器永远不会展现完美的“方形边缘”Bode绘图响应。例如，典型的低通滤波器电路可能具有如下所示的频率响应：

术语是什么滚边参考，在过滤电路和BODE图的上下文中？为什么这个参数对技术人员或工程师很重要？

确定哪些因素决定了无源滤波器电路的截止频率:

给出一个精确的方程预测这个滤波器电路的截止频率，并确定它是什么类型的滤波器。

在这种无源滤波器电路中，滤波器的截止频率如何受到负载电阻变化的影响？在你的回答中尽可能具体。

在这方面有源滤波器电路，滤波器的截止频率会受到负载电阻变化的影响吗?在你的回答中尽可能具体。

在这个滤波电路中，电位器位置的变化将如何影响滤波器的截止频率?在你的回答中尽可能具体。

确定该有源滤波电路的类型(LP、HP、BP、BS)和截止频率:

确定该有源滤波电路的类型(LP、HP、BP、BS)和截止频率:

比较这两种运放电路的电压增益:

哪个有更大的A_V,为什么?

描述当输入信号频率增加时，电容和电阻的阻抗会发生什么变化:

同时，描述阻抗的变化将对运放电路的电压增益产生什么结果。如果输入信号的幅值随着频率的增加而保持不变，输出电压的幅值会发生什么变化?这种行为代表什么类型的过滤功能?

描述当输入信号频率增加时，电容和电阻的阻抗会发生什么变化:

同时，描述阻抗的变化将对运放电路的电压增益产生什么结果。如果输入信号的幅值随着频率的增加而保持不变，输出电压的幅值会发生什么变化?这种行为代表什么类型的过滤功能?

近似的电压增益有源滤波器f = 0和f =∞时的电路(假设理想运放行为):

近似于f = 0和f =∞（假设理想的Op-AMP行为）的另一个“有源滤波器”电路的电压增益：

这两种滤波电路都提供什么类型的滤波功能(低通、高通、带通、带阻)?比较这两种电路设计，你认为哪一种更实用?解释你的答案。

近似的电压增益有源滤波器f = 0和f =∞时的电路(假设理想运放行为):

近似于f = 0和f =∞（假设理想的Op-AMP行为）的另一个“有源滤波器”电路的电压增益：

这两种滤波电路都提供什么类型的滤波功能(低通、高通、带通、带阻)?比较这两种电路设计，你认为哪一种更实用?解释你的答案。

确定此活动过滤器的功能：

是低通、高通、带通还是带阻?解释你的答案。

确定此活动过滤器的功能：

是低通、高通、带通还是带阻?解释你的答案。

一种非常流行的有源滤波器拓扑称为Sallen-Key．这里展示了两个萨伦- key有源滤波电路的例子:

确定这些Sallen-Key滤波器中哪个是低通，哪个是高通。解释你的答案。

在有源和无源滤波器设计文献中，你经常会遇到以下三种不同的滤波器电路:

切比雪夫

Butterworth.

贝塞尔

描述这些名称中的每个名称意味着什么。完全是，将“Chebyshev”滤波器电路与“Butterworth”滤波器电路区分开来？

为这个Sallen-Key高通滤波电路选择合适的值，使其截止频率为7 kHz，具有“巴特沃斯”响应:

遵循的良好指导是确保没有组件阻抗（Z_R或Z_C)的截止频率小于1 kΩ或大于100 kΩ。

为这个Sallen-Key低通滤波器电路选择合适的值，使其截止频率为4.2 kHz，具有“巴特沃思”响应:

遵循的良好指导是确保没有组件阻抗（Z_R或Z_C)的截止频率小于1 kΩ或大于100 kΩ。

一个流行的无源过滤网络叫做twin-tee常与运算放大器耦合产生有源滤波电路。这里展示了两个例子:

确定哪些电路是带通电路，哪些是带阻电路。另外，确定双t型网络单独提供的典型反应类型，以及如何利用这种反应来做出反应两个不同类型的有源滤波器响应。

想要跟着流行音乐练习唱歌的歌手们会发现以下几点声消除器电路是有用的:

该电路的工作原理是，声道通常是通过录音棚中的单个麦克风录制的，因此在立体声音响系统的每个声道上都有相同的表示。这种电路有效地消除了歌曲中的声道，只留下通过耳机或扬声器听到的音乐。

运算放大器U₁和你₂提供输入缓冲，以便其他运算放大器电路不会过度负载左右通道输入信号。Opamp U_3.执行消除声道所需的减法功能。

你可能会认为这三个运放足以组成一个声音消除器电路，但还有一个必要的功能。不仅声道在左右声道中是共同的，而且大多数低音(低频)音调也是共同的。因此，前三个opamp (U₁,你₂,和你_3.)消除两种声音和低音信号从输出到输出，这不是我们想要的。

解释其他三个opamps（U₄,你₅,和你₆)的工作，以恢复低音输出，使它们不会随声道丢失。

预测该有源滤波电路的运行将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R₁未开放:

电容器C₁未开放:

电阻器R的焊桥(短)₁：

电容器C的焊接桥（短）₁：

电阻R₂未开放:

电阻R_3.未开放:

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

预测该有源滤波电路的运行将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R₁未开放:

电容器C₁未开放:

电阻器R的焊桥(短)₁：

电容器C的焊接桥（短）₁：

电阻R₂未开放:

电阻R_3.未开放:

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

预测该有源微分器电路的运行将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R₁未开放:

电容器C₁未开放:

电阻器R的焊桥(短)₁：

电容器C的焊接桥（短）₁：

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

预测该有源滤波电路的运行将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R₁未开放:

电阻R₂未开放:

电容器C₁未开放:

电阻器R的焊桥(短)₁：

电阻器R的焊桥(短)₂：

电容器C的焊接桥（短）₁：

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

预测该有源滤波电路的运行将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

电阻R₁未开放:

电阻R₂未开放:

电容器C₁未开放:

电阻器R的焊桥(短)₁：

电阻器R的焊桥(短)₂：

电容器C的焊接桥（短）₁：

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

这个声音消除器电路用于工作很好，但是有一天似乎失去了很多低音。它仍然是消除声道的工作，而不是听到它只能再现高频的全系列音乐音调，而低频声丢失：

识别以下故障可能性:

一个电阻故障(或开路或短路)可能导致以下情况发生:

一个电容器故障(或开放或短路)可能导致以下情况发生:

一个opamp故障可能导致这种情况发生:

对于每一个提出的错误，请解释为什么低音就会消失。

这个声音消除电路过去工作得很好，但有一天它不再消除声道。低音部的音调听起来有点重，声带在不应该出现的时候出现了:

识别以下故障可能性:

一个电阻故障(或开路或短路)可能导致以下情况发生:

一个opamp故障可能导致这种情况发生:

对于每一个提出的错误，请解释为什么低音就会消失。