作者： Doug Mercer 和 Antoniu Miclaus
在2017年12月的模拟对话文章中介绍SMU ADALM1000之后，我们希望继续进行下一个小型基本测量。您可以在此处找到以前的ADALM1000文章。
目的：本实验活动的目的是通过获得低通RC滤波器和高通RL滤波器的频率响应来研究无源滤波器的特性。
背景：无源滤波器由无源元件组成，如电阻器，电容器和电感器，没有放大元件，如运算放大器，晶体管等。无源滤波器的输出电平始终小于输入，因为它们没有信号增益。
电容器和电感器的阻抗取决于频率。电感器的阻抗与频率成比例，电容器的阻抗与频率成反比。这些特性可用于选择或拒绝输入信号的某些频率。频率的选择和拒绝称为滤波，执行此操作的电路称为滤波器。
如果滤波器通过高频并拒绝低频，则它是高通滤波器。相反，如果它通过低频并拒绝高频，则它是低通滤波器。像大多数东西一样，过滤器并不完美。它们绝对没有通过某些频率而绝对拒绝其他频率。如果频率的幅度（电压幅度）在最大幅度的70％或1 /√2范围内，则认为频率通过，否则拒绝。70％的频率称为截止频率，滚降频率或半功率频率。
在低频时，与电阻器R的电阻值相比，电容器的阻抗将非常大。这意味着电容器两端的电压电势V o将远大于电阻器两端的电压降。因此，在高频时反之亦然，由于电容器阻抗值的变化，V o很小而V R1很大。
RC滤波器的截止频率：
在低频时，与电阻器R的电阻值相比，电感器的阻抗将非常小。这意味着电感器两端的电压电位V o将远小于电阻器两端的电压降。因此，在高频时反之亦然，由于电感器阻抗值的变化，V o较大且V R1较小。
RL滤波器的截止频率：
频率响应：滤波器输出电压幅度随频率变化的曲线图。它通常用于表征滤波器设计在其中工作的频率范围。
材料：
ADALM1000硬件模块
电阻器（1kΩ）
电容（1μF）
电感（20 mH）
程序：
低通RC滤波器：
在无焊面包板上设置如图2所示的RC电路，元件值R1 =1kΩ，C1 =1μF。
将通道A AWG最小值设置为0.5 V，将最大值设置为4.5 V，以将以2.5 V为中心的4 V pp正弦波作为电路的输入电压。从AWG A Mode下拉菜单中，选择SVMI模式。从AWG A Shape下拉菜单中，选择Sine。从AWG B模式下拉菜单中，选择Hi-Z模式。
从ALICE Curves下拉菜单中，选择CA-V和CB-V进行显示。从Trigger下拉菜单中，选择CA-V和Auto Level。将Hold Off设置为2（ms）。调整时基，直到显示网格上有大约两个正弦波周期。从Meas CA下拉菜单中，选择CA-V下的PP并对CB执行相同操作。此外，从Meas CA菜单中，选择AB Phase。
从示波器屏幕的低频50 Hz开始，测量输出电压CB-V峰峰值。它应该与通道A输出相同。以小增量增加通道A的频率，直到通道B的峰峰值电压大约为通道A的峰峰值电压的0.7倍。计算70％的V pp并获得发生这种情况的频率。示波器。这给出了构造的低通RC滤波器的截止（滚降）频率。
高通RL滤波器：
在无焊面包板上设置如图3所示的RL电路，元件值R1 =1kΩ，L = 20 mH。
重复步骤2和3，如A部分所示，以获得示波器。
从示波器屏幕的高频，20 kHz开始，测量输出电压CB-V峰峰值。它应与通道A输出相同。以较小的增量降低通道A的频率，直到通道B的峰峰值电压大约为通道A的峰峰值电压的0.7倍。计算70％的V pp并获得发生这种情况的频率。示波器。这给出了构造的高通RL滤波器的截止（滚降）频率。
问题：使用公式1和公式2计算RC低通和RL高通滤波器的截止频率。将计算出的理论值与实验测量值的值进行比较，并为任何差异提供合适的解释。
附录：使用其他组件值
在指定值不易获得的情况下，可以替换其他组件值。组件（XC或XL）的电抗随频率而变化。例如，如果可以使用4.7 mHz电感而不是47 mHz，则所需要的只是将测试频率从250 Hz增加到2.5 kHz。将1.0μF电容替换为规定的10.0μF电容时也是如此。
使用RLC阻抗计工具
ALICE Desktop包括一个阻抗分析仪/ RLC仪表，可用于测量串联电阻（R）和电抗（X）。作为本实验活动的一部分，使用此工具测量用于确认测试结果的组件R，L和C可能会提供信息。
笔记：与所有ALM实验室一样，在引用与ALM1000连接器的连接和配置硬件时，我们使用以下术语。绿色阴影矩形表示与ADALM1000模拟I / O连接器的连接。模拟I / O通道引脚称为CA和CB。当配置为强制电压/测量电流时，添加-V（如在CA-V中）或当配置为强制电流/测量电压时，添加-I（如在CA-1中）。当通道配置为高阻抗模式以仅测量电压时，添加-H（如在CA-H中）。
示波器轨迹类似地通过通道和电压/电流来表示，例如电压波形的CA-V和CB-V，以及电流波形的CA-I和CB-I。
我们在这里使用ALICE Rev 1.1软件作为这些示例。
文件：alice-desktop-1.1-setup.zip。请在这里下载。
ALICE Desktop软件提供以下功能：
2通道示波器，用于时域显示和电压和电流波形分析。
2通道任意波形发生器（AWG）控制。
X和Y显示用于绘制捕获的电压和电流与电压和电流数据，以及电压波形直方图。
2通道频谱分析仪，用于频域显示和电压波形分析。
Bode绘图仪和网络分析仪，内置扫频发生器。
用于分析复杂RLC网络的阻抗分析仪，以及用作RLC仪表和矢量电压表的阻抗分析仪。
直流欧姆表测量相对于已知外部电阻或已知内部50Ω的未知电阻。
使用ADALP2000模拟部件套件中的AD584精密2.5 V基准电压源进行电路板自校准。
ALICE M1K电压表。
ALICE M1K仪表源。
ALICE M1K桌面工具。
有关更多信息，请查看此处。
注意：您需要将ADALM1000连接到PC才能使用该软件。
作者 道格默瑟
Doug Mercer于1977年获得伦斯勒理工学院（RPI）的电子工程学士学位。自1977年加入ADI公司以来，他直接或间接为30多种数据转换器产品做出贡献，并拥有13项专利。他于1995年被任命为ADI研究员。2009年，他从全职工作转型，并继续在ADI咨询，担任积极学习计划的荣誉退休人员。2016年，他在RPI的ECSE部门被任命为驻地工程师。
Antoniu Miclaus
Antoniu Miclaus [antoniu.miclaus@analog.com]是ADI公司的系统应用工程师，负责ADI学术课程，以及来自Lab®和QA过程管理的Circuits的嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚的Cluj-Napoca开始在ADI公司工作。
他目前是理学硕士。他是Babes-Bolyai大学软件工程硕士课程的学生，他有一个B.Eng。在克卢日纳波卡技术大学的电子和电信领域。