串联谐振电路实验报告_4.doc

实验三 串联谐振电路 学号： 1117426021 姓名： 黄跃 实验目的 加深对串联谐振电路条件及特性的理解 掌握谐振频率的测量方法 理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法 测量RLC串联谐振电路的频率特性曲线 深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用 掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表的使用 掌握Multisim软件中的Functionn Generator 、Voltmeter 、Bode Plotter等仪表的使用以AC Analysis等SPICE仿真分析方法 用Origin绘图软件绘图 实验原理 RLC串联电路如图2.6.1所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可以是电路发生谐振。 2.6.1 RLC谐振串联电路 1、谐振频率：f0=，谐振频率仅与元件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率w无关 2、电路的品质因素Q和通频带B 电路发生谐振是，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因素Q，即 定义回路电流下降到峰值在0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率间的频率范围为通带，即 3、谐振曲线 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，他们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线 4、实验仪器： 计算机 通路电路板一块 低频信号发生器一台 交流毫伏表一台 双踪示波器一台 万用表一只 可变电阻 电阻、电感、电容若干（电阻100Ω，电感10mH、4.7 mH，电容100nF） 实验内容 Multisim仿真 创建电路：从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图2.6.2电路. 2.6.2Multisim串联谐振 当电阻R= 100,200,300欧时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，在同一张图中画出谐振曲线，说明R对Q值、带宽的影响。 2.6.3不同Q值值电流的频率特性曲线 （蓝线为300Ω，红线为200Ω，绿线为100Ω） 将2.6.3放大后： 通过上图，我们可以看到，随着电阻R的减小，品质因素Q在增大，曲线尖峰值越险峻，其选择性就越好。但是电路通过的信号频带越窄，即通频带宽越窄。 测量元件值（阻值、电感及电感的直流电阻），计算电路谐振频率和品质因数Q和-3dB带宽的理论值。 R阻值和L电感的直流阻值之和（Ω） C电容（nF） L电感（mH） 100 100 4.7 理论值计算： 电路谐振频率：f0=kHz 品质因素： -3dB带宽:kHz 在电路板上根据下图2.6.1焊接电路，信号电压有效值设置为1V。 设置有效值为1V： 将信号发生器与交流毫伏表对接，调节信号发生器AMPL键，注意观测交流毫伏表的电压值。当信号发生器的峰峰值为1.4V时，交流毫伏表的有效值为1V（如下图）。所以将交流毫伏表的峰峰值固定在1.4V。 用两种不同方法测量电路的f0值。 维持信号源的输出幅度不变，令信号源的频率由小逐渐变大，测量R两端的电压UR ，当UR的读书为最大为710mV时，读得的频率值即为电路的谐振频率f0=7.57kHz 根据电路发生谐振时，输入信号和电阻电压相位一致的特性，将这两路信号分别接入示波器的两个通道，并把示波器设定在X-Y模式。调节输入信号发生器的信号频率，可以在示波器上看到一个急剧变化的椭圆，当椭圆变成一条直线时，此时电路发生了谐振，输入信号的频率就是谐振频率 实验图 测试电路板上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽。（随频率变化，测量电阻电压，按下表记录所测数据） 频率f(kHz) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5 6 7.49 电压(V) 0.205 0.43 0.63 0.744 0.89 1.08 1.30 1.55 1.88 1.2 1.22 电压(V) 1.1 1.5 2.0 2.4 2.7 3.2 3.98 4.92 5.6 6.2 6.4 电压(V) 5.38 5.4 5.4 5.4 5.6 6 6.4 6.6 6.5 6.0 2.52 频率f(kHz) 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 14 电压(V) 1.23 1.02 0.96 0.88 0.82 0.764 0.72 0.68 0.64 0.522 电压(V) 6.3 6.2 6.2 6.2 6.1 6.08 6 6 6 5.8 电压(V) 2.12 1.82 1.6 1.4 1.25 1.13 1.05 0.96 0.86 0.6 RLC电路响应的谐振曲线的测量 思考题 测试过程中，为什么必须保持信号源的输出电压恒定？ 首先LC串联谐振，电路的整体阻抗为0欧，那么RLC串联谐振的整体阻抗为R的阻值。这时候电路的电流等于U/R。而由