(串聯(lián)諧振電路分析)

《電子設(shè)計與制作》課程設(shè)計報告目錄一：題目………..二：原理………….三：電路圖……….四：實驗內(nèi)容…………………….五：實驗分析……………………六：心得體會…………………….115一、題目：串聯(lián)諧振電路分析二、原理1．串聯(lián)諧振的定義和條件在電阻、電感、電容串聯(lián)電路中，當電路端電壓和電流同相時，電路呈電阻性，電路的這種狀態(tài)叫做串聯(lián)諧振?？梢韵茸鲆粋€簡單的實驗，如圖所示，將：三個元件R、L和C與一個小燈泡串聯(lián)，接在頻率可調(diào)的正弦交流電源上，并保持電源電壓不變。實驗時，將電源頻率逐漸由小調(diào)大，發(fā)現(xiàn)小燈泡也慢慢由暗變亮。當達到某一頻率時，小燈泡最亮，當頻率繼續(xù)增加時，又會發(fā)現(xiàn)小燈泡又慢慢由亮變暗。小燈泡亮度隨頻率改變而變化，意味著電路中的電流隨頻率而變化。怎么解釋這個現(xiàn)象呢?在電路兩端加上正弦電壓U，根據(jù)歐姆定律有UI|Z|式中1|Z|R2(XX)2R2(L)2CLCL和1部是頻率的函數(shù)。但當頻率較低時，容抗大而感抗小，C阻抗|Z|較大，電流較??；當頻率較高時，感抗大而容抗小，阻抗|Z|也較大，電流也較小。在這兩個頻率之間，總會有某一頻率，在這個116頻率時，容抗與感抗恰好相等。這時阻抗最小且為純電阻，所以，電流最大，且與端電壓同相，這就發(fā)生了串聯(lián)諧振。根據(jù)上述分析，串聯(lián)諧振的條件為XXLC即或1LC0010LC1f02LC稱為諧振頻率?？梢?，當電路的參數(shù)L和C一定時，諧振頻率f0也就確定了。如果電源的頻率一定，可以通過調(diào)節(jié)L或C的參數(shù)大小來實現(xiàn)諧振。2、串聯(lián)諧振的特點因為串聯(lián)諧振時，故諧振時電路阻抗為，X（1）XLC|Z|R0串聯(lián)諧振時，阻抗最小，在電壓U一定時，電流最大，其值（2）為UUI0|Z|R0由于電路呈純電阻，故電流與電源電壓同相，0（3）電阻兩端電壓等于總電壓。電感和電容的電壓相等，其大小117為總電壓的Q倍，即URIRUUR0R即01UUXIXILUUQUCRLCL0C0R0式中Q為串聯(lián)諧振電路的晶質(zhì)因數(shù)，其值為QL10RCR0諧振電路中的品質(zhì)因數(shù)，—般可達100左右?？梢姡姼泻碗娙萆系碾妷罕入娫措妷壕€圈的電阻好，品質(zhì)因數(shù)高；若能量也就越多,而損耗一定時,同樣也說大很多倍，故串聯(lián)諧振也叫做電壓諧振，越小，電路消耗的能量也越小，則表示電路品質(zhì)線圈的電感量L越大，儲存的明，電路品質(zhì)好，品質(zhì)因數(shù)高。所以在電子技術(shù)中，由于外來信號微弱，常常利用串聯(lián)諧振的電壓。（4）諧振量轉(zhuǎn)換，而電感與電來獲得一個與信號電壓頻率相同，但大很多倍時，電能僅供給電路電阻的消耗，電源電路間不發(fā)生能容間進行著磁能和電能的轉(zhuǎn)換。3、串聯(lián)諧振的應(yīng)用在收音機中，常利用串聯(lián)諧振電路來選擇電臺信號，這個過程叫做調(diào)諧，如圖8-21（a）所示。圖8-21(b)是它的等效電路。118圖8-21當各種不同頻率信號的電波在天線上產(chǎn)生感生電流時，電流經(jīng)過線圈感應(yīng)到線圈。如果振蕩電路對某一信號頻率發(fā)生諧振時，回L1L2路中該信號的電流最大，則在電容器兩端產(chǎn)生一高于此信號電壓倍Q的電壓而對于其它各種頻率的信號，因為沒有發(fā)生諧振，在回路。UC中電流很小，從而被電路抑制掉。所以，可以改變電容以改變回C，路的諧振頻率來選擇所需耍的電臺信號。4、諧振電路的選擇性由上節(jié)的分析看出，由聯(lián)諧振電路具有“選頻”的本領(lǐng)。如果一個諧振電路，能夠比較有效地從鄰近的不伺頻率中選擇出所需要的頻率，而相鄰的不需要的頻率，對它產(chǎn)生的干擾影響很小，我們就說這個諧振電路的選擇性好，也就是說它具有較強的選擇信號的能力。如果以頻率或f)作為自變量，把回(路電流作為它的函數(shù)，繪成函數(shù)線曲，就i是圖8-22所示的諧振線曲。顯然，諧振線曲119越陡，選擇性越好。那么諧振電路選擇性的好壞由什么因素決定呢?在串聯(lián)電路中，設(shè)端電壓為阻抗為則RLCU，|Z|，圖8-22UUI|Z|1R2(L)2CUL1R2()20C000UR2(L)2(0)200UR1(LR0)2)2(001URL式中,Q,I,所以00RCR0II01Q2(0)20上式表明了串聯(lián)回路中的電流和角頻率的函數(shù)關(guān)系，對于RLCI一個給定自的電路來說，諧振電流是—個常數(shù)。因此，從式中可以I0看出，電流對頻率的變化關(guān)系與品質(zhì)因數(shù)有關(guān)。我們給出幾個不同Q的Q位，例如取Q為等等，并將上式改寫成以下的形式10、50、100I1I1Q2(0)200120三．電路圖四．實驗內(nèi)容1.構(gòu)建一個串聯(lián)諧振電路，研究電路頻率特性，觀察輸出波形2.用交流分析法分析串聯(lián)諧振回路的頻率特性，與仿真結(jié)果進行比較。121五．實驗分析1．計算值：由公式1得f0：f=1027.34HZ02LCQL由公式由公式1得：Q=1.27CR0R0得fBW=：BW=808.9HZ0Q2.實驗值由圖可讀出=1KHZf0f0Q==1.18QBW=f=（1619-771）HZ=848HZf12幅度圖122相位圖六心得體會．通過本次試驗的操作，我們學會一使