串联谐振曲线Word文档下载推荐.docx

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RLC谐振串联电路

该电路的阻抗是电源角频率w的函数Z=R+j（wL-1/wc）

当wL-1/wC=0时，电路中的电流与鼓励电压同相，电路处于谐振状态。

1、电路处于谐振状态的特性：

（1）回路阻抗Zo=R,|Zo|为最小值，整个回路相当与一个纯电阻电路。

（2）回路电路Io的数值最大，Io=Us/R

（3）电阻的电压数值最大，UR=Us

（4）电感上的电压Ul为电容上电压Uc数值相等，相位相差180°

，UL=Uc=QUs

2、电路的品质因数Q和通频带B

电路发生谐振时，电感上的电压〔或电容上的电压〕与鼓励电压之比称为电路的品质因数Q；

定义回路电流下降到峰值的0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率之间的频率范围为通频带。

Q=fo/Q

3、谐振曲线

电路中电压与电流随频率变化的特性称为频率特性，它们随频率变化的曲线称为频率特性曲线。

Q值越大，曲线尖峰值越峻端，其选择性就越好，但电路的通过的信号频带越窄，即通频带越窄。

三、实验内容

1、Mutisim仿真

（1）创立电路：

从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创立下列图电路。

（2）分别用Multisim软件〔AC仿真、波特表、交流电压表均可〕测量串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽；

〔

谐振频率7.586kHz，-3dB带宽为13.988-3.853=10.135kHz〕

（3）当电阻R=100欧、200欧、300欧时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，观测R对Q的影响；

（注：

红色为100欧蓝色为200欧绿色为300欧）

〔Q随R的增大而减小〕

（4）利用谐振的特点设计选频网络，在串联谐振电路〔R=100欧、L=4.7mH、C=100nF〕上输入频率为3.5kHz、占空比为30%、脉冲幅度为5V的方波电压信号，用示波器测输入输出波形，用Multisim软件测试谐振电路输入信号和输出信号〔电阻上电压〕的频谱，绘图并观察频谱的变化，说明频谱如何变化？

为什么？

输入输出波形如下：

输入信号频谱：

输出信号频谱：

同一坐标系中输入输出信号频谱：

由图像知串联谐振电路具有选频特性

2、测量元件值，计算电路谐振频率和品质因数Q的理论值。

〔RL=27.5欧、R=100欧、L=4.7mH、C=88.6nF、谐振频率为f=7.799KHzQ=1.806〕

3、在电路板上根据图焊接电路，信号电压的有效值设置为1V。

4、用两种不同方法测量电路的fo值。

〔用交流毫伏表测量所得fo=7.5kHz用示波器测量所得fo=7.28kHz〕

5、测试电路板〔交流电压表〕上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽。

6、随频率变化，测量电阻电压及归一化电压〔UR/URmax〕，记录

7、所测数据

用交流毫伏表测量谐振频率所得数据如下：

频率〔kHz〕

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

7.1

7.2

7.28

电压UR（mV）

22

60

130

220

321

438

562

660

664

670

672

归一化电压

0.032

0.088

0.191

0.324

0.473

0.645

0.828

0.972

0.978

0.987

0.990

7.4

7.5

7.6

7.8

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

14.0

675

679

676

663

603

524

460

400

358

320

0.994

1．000

0.996

0.976

0.888

0.772

0.677

0.589

0.527

0.471

RLC电路响应的谐振曲线的测量

用示波器测量谐振频率时图像如下：

误差分析：

实际测量时电源存在内阻，影响谐振频率；

用交流毫伏表测谐振频率时，电阻两端电压变化不明显，对谐振频率的真实性产生影响；

此外读数时产生的偏差，与电路自身〔导线，连接等〕存在的内阻也会对谐振频率产生影响。

结果分析：

通过实验数据和图像可以知道串联谐振电路具有选频的作用，在实际应用中能够滤除不需要杂波，选出需要频率波。

四、实验总结

通过此次实验，使我对以下几个方面有了深刻的理解：

1、对谐振的产生条件及串联谐振电路的选频特性有了深入了解，在实际应用中串联谐振电路能够滤除不需要杂波，选出需要频率波。

2、学会了两种测量谐振频率的方法，用交流毫伏表测量和用示波器测量，同时学会了交流毫伏表的使用方法。

3、明白了Q和通频带的物理意义，学会了测量Q和通频带的方法。

4、对Origin及Maltisim的FuctionGenerator、Voltmeter、BodePlotter等仪表的使用以及ACAnalysis等SPICE仿真分析方法有了深入了解。