串聯(lián)諧振電路實驗報告(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上串聯(lián)諧振電路實驗者： 指導老師： 一、實驗目的：1.加深對串聯(lián)諧振電路條件及特性的理解。2.掌握諧振頻率的測量方法。3.理解電路品質(zhì)因數(shù)及通頻帶的物理意義和其測定方法。4.測定RLC串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。5.深刻理解和掌握串聯(lián)電路諧振的意義和作用。6.掌握電路板的焊接技術以及信號發(fā)生器的、交流毫伏表的使用。7.掌握Multisim軟件中的Function Generator、Voltmeter、Bode Plotter等儀表的使用以AC analysis等SPICE仿真分析方法。8.用Origin軟件繪圖。二、實驗原理：RLC串聯(lián)電路如圖所示，改變電路參數(shù)L、C

2、或電源頻率時，都可能使電路發(fā)生諧振。 該電路的阻抗是電源角頻率的函數(shù)：Z=R+j(L-1/C) 當L-1/C=0時，電路中的電流與激勵電壓同相，電路處于諧振狀態(tài)。諧振角頻率0 =1/，諧振頻率f0=1/2。諧振頻率僅與原件L、C的數(shù)值有關，而與電阻R和激勵電源的角頻率無關，當<0時，電路呈容性，阻抗角<0；當>0時，電路呈感性，阻抗角>0。1、 電路處于諧振狀態(tài)時的特性。（1）、回路阻抗Z0=R,| Z0|為最小值，整個回路相當于一個純電阻電路。（2）、回路電流I0的數(shù)值最大，I0=US/R。（3）、電阻上的電壓UR的數(shù)值最大，UR =US。（4）、電感上的電壓UL與電

3、容上的電壓UC數(shù)值相等，相位相差180°，UL=UC=QUS。2、電路的品質(zhì)因數(shù)Q和通頻帶B。電路發(fā)生諧振時，電感上的電壓（或電容上的電壓）與激勵電壓之比稱為電路的品質(zhì)因數(shù)Q，即：Q=UL（0）/ US= UC（0）/ US=0L/R=1/R*回路電流下降到峰值的0.707時所對應的頻率為截止頻率，介于兩截止頻率間的頻率范圍為通頻帶，即：B=f0/Q3、 諧振曲線。電路中電壓與電流隨頻率變化的特性稱頻率特性，它們隨頻率變化的曲線稱頻率特性曲線，也稱諧振曲線。在US、R、L、C固定的條件下，有I=US/ UR=RI=RUS/UC=I/C=US/C UL=LI=LUS/改變電源角頻率，可

4、得到響應電壓隨電源角頻率變化的諧振曲線，回路電流與電阻電壓成正比。從圖中可以看到，UR的最大值在諧振角頻率0處，此時，UL=UC=QUS。UC的最大值在<0處，UL的最大值在>0處。圖表示經(jīng)過歸一化處理后不同Q值時的電流頻率特性曲線。從圖中（Q1<Q2<Q3）可以看出：Q值越大，曲線尖銳度越強，其選擇性就越好，但電路通過的信號頻帶越窄，即通頻帶越窄。注意，只有當Q>1/時，UC和UL曲線才出現(xiàn)最大值，否則UC將單調(diào)下降趨于0，UL將單調(diào)上升趨于US。三、實驗方法1、測量電路諧振頻率的方法 方法一：維持信號源的輸出幅度不變，令信號源的頻率由小逐漸變大，測量電阻兩端的

5、電壓，當電壓的讀數(shù)為最大時，讀得的頻率值即為電路的諧振頻率。方法二：根據(jù)電路發(fā)生諧振時，輸入信號和電阻電壓相位一致的特性，將這兩路信號分別接入示波器的兩個通道，并把示波器設定在XY模式。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的信號頻率，可以在示波器上看到一個極距變化的橢圓，當橢圓變成一條直線時，此時的電路發(fā)生了諧振，輸入信號的頻率就是諧振頻率。2、頻率特性曲線的測量 用交流毫伏表測電壓，用示波器監(jiān)視信號源的輸出，令其輸出電壓小于等于3V，并保持不變。在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz到1KHz，依次各取8個測量點，逐點測量I、Ur、Ul、Uc之值，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制曲線。3、電路回路的品質(zhì)因數(shù)Q的測量 測量電路發(fā)生諧

6、振時的信號源輸出電壓和電感電壓的值，計算品質(zhì)因數(shù)的值。4、電流諧振曲線的測量 令回路中的L、C和信號源電壓不變，改變R的值將得到不同的Q值，測量不同的Q值下的電流諧振曲線。四、實驗設備與器件1.函數(shù)信號發(fā)生器（1臺） 2.示波器（1臺） 3.交流毫伏表（1只） 4.萬用表（1只）5.可變電阻：05K（1個） 7電容：100nF（1個） 8電感：4.7mH（1個）五、實驗內(nèi)容1、 電路Multisim仿真(1) 創(chuàng)建電路：從元器件庫中選擇可變電阻、電容、電感創(chuàng)建如下電路。(2) 分別用Multisim軟件測量串聯(lián)諧振電路的諧振曲線、諧振頻、-3dB帶寬。 用波特表幅頻特性曲線和相頻特性曲線可得仿

7、真電路的諧振頻率為7.261KHz。 由波特表可得-3dB帶寬為35.693KHz-1.55KHz即34.143KHz。 實測可得-3dB帶寬為8.036KHz-2.732KHz即5.304KHz。仿真電路信號源Us=3V 電阻R=100頻率f/kHz0.51.04.07.07.27.47.88.012.014.0電阻UR/mV951921019296729992988285827561205930電感UL/mV13.97656.63912106213645966146668659743253896電容UC/mV3012305140316658654363435756541315771044仿

8、真電路信號源Us=3V 電阻R=1000頻率f/kHz0.51.04.07.07.27.47.812.018.030.0電阻UR/mV916163628962896300030002998292427332290電感UL/mV15.52948.344343.894343.894646.239664.138699.657105014722056電容UC/mV2870256311281128644.337626.873594.403376.757234.809118.06 Us=3V 電阻R=100 Us=3V 電阻R=1000仿真RLC電路響應的諧振曲線1.測量元件值，計算電路諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)

9、Q的理論值 L=4.7mH C=101.6nF R=99.7Q=UL（0）/Us= Uc（0）/Us=0L/R= 2.152. 根據(jù)圖連接電路，信號電壓均方根為1V（即峰-峰值為3V）3隨頻率變化，測量電阻電壓。記錄如下表：測量方法：示波器測量電阻電壓峰峰值：信號源輸出峰峰值3V并保持不變，將電阻兩端電壓信號輸入示波器，按一定頻率值測量UR的峰峰值值，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制曲線。US(p-p)=3V R=100頻率f/kHz0.51.04.07.07.27.47.88.012.014.0電阻UR/mV120220600108014601460146012401030860US(p-p)=3V R=200頻率f/kHz0.51.04.07.07.27.47.88.012.014.0電阻UR/mV16035610801700198020001980186016601480實測RLC電路響應的諧振曲線L=4.7mH C=101.6nF R=99.7時， Q=UL（0）/Us= Uc（0）/Us=0L/R= 2.15R=200.9時， Q=UL（0）/Us= Uc（0）/Us=0L/R=1.075當L、