实验十二幅频特性和相频特性.docx
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实验十二幅频特性和相频特性
实验十二幅频特性和相频特性
一、实验目的：
研究RC串、并联电路的频率特性。
二、实验原理及电路图
1、实验原理
电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时，其正弦稳态响应的性质，一般用电路的网络函数日（丿劲表示。
当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时，又称为电压传输特性。
即:
1）低通电路
图1-1低通滤波电路图1-2低通滤波电路幅频特性
简单的RC滤波电路如图4.3.1所示。
当输入为3,输出为乞时，构成的是低通滤波电路。
因为：
-r*_J_jcoC1+jcoRC
~JcoC
所以：
■
叫必（间勿㈣
1^0）1=I卜（®Rcy
是幅频特性，低通电路的幅频特性如图4.3.2所示，在3“RC
时，H（Je）=l/x任=0.707,即/72/^=0.707?
通常〃2降低到。
如“时的
角频率称为截止频率，记为5。
2）
图2-1高通滤波电路
高通电路
图2-2高通滤波电路的幅频特性
—x/?
=
/?
+—!
—阿丿
所以:
H（沟）=¥==片”础z°9）
其中H（川）传输特性的幅频特性。
电路的截止频率ERC
高通电路的幅频特性如4.3.4所示
当e<<3时，即低频时
\H（jce^=coRC«1
当时，即高频时，
|^（»|=10
3）研究RC串、并联电路的频率特性:
其中幅频特性为:
A（q）=
相频特性为：
coRC—r\
0（e）=久一0=-arctg3。
幅频特性和相频特性曲线如图15-2所
co=A（co）=一，、“
当角频率RC时，3,卩9）=0。
uO与ul同相，即电路发生谐振，谐振频率A=2^Co也就是说，
当信号频率为fO时，RC串、并联电路的输岀电压uO与输入电压
ui同相，其大小是输入电压的三分之一，这一特性称为RC串、并
联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。
图1（低通电路）
2、电路图
图2（高通电路）
图3（RC并联）
三、实验环境:
而包板（SYB—130）、两个lkG电阻.两个O.luF的电容.函数信号发生器、Tek示波器。
4.实验步骤:
1）在面包板上将电路搭建如图1所示。
2）在100Hz和10000Hz间选10组数据，测量不同频率下的输出电
压的Vpp和输入与输出间的相位，并记录数据。
3）保存当f=1.59155kHz是的波形图。
4）在面包板上分别将电路搭建如图2,3所示，并重复2）、3）操
5.实验数据及分析
1、一阶RC低通网络:
（当U2/U}=0.707时）
谐振频率f/kHz
0.100
1.000
1.300
1.500
1.59155
U2的Vpp/V
5.04
4.08
3.68
3.44
3.28
相位差卩/度
-6.150
-34.20
-41.58
-45.00
-46.65
谐振频率f/kHz
1.700
2.000
5.000
8.000
10.000
U2的Vpp/V
3.20
2.88
1.52
1.04
0.880
相位差卩/度
-48.41
-52.96
-69.92
-74.12
-75.14
图表标题
十U2的Upp/V
图表标题
10
+相位差/度
分杭：
在实验误差允许范圉内，电压的幅值和相位都随着频率的增大
而减小。
2、一阶RC高通网络:
（当//"】=0・707时）
©
70.00V
1.59155kHz
1.00V
200冬
d周期~~629.0少
4143。
0.00000可丽
❷周期629.0JJ5
13:
33:
51
□56.0JJS©1.86VO2叫©-1.30V
348肋^3.76V
2.00V
谐振频率f/kHz
0.100
1.000
1.300
1.500
1.59155
U2的Vpp/V
0.40
2.92
3.40
3.64
3.76
相位差0/度
87.23
53.01
46.93
43.32
41.45
谐振频率f/kHz
1.700
2.000
5.000
8.000
10.000
U2的Vpp/V
3.80
4.00
4.64
4.80
4.90
相位差卩/度
38.19
34.81
15.92
9.954
8.292
图表标题
分析：
在实验误差允许范围内，电压的幅值都随着频率的增大而增大,相位随着频率的增大而减小。
3、RC并联:
谐振频率
f/kHz
O.1OO
1.000
1.300
1.500
1.59155
1.700
U2的Vpp/V
0.352
1.64
1.68
1.68
1.68
1.68
相位差0/度
79.02
14.62
5.389
0.000
-0.579
-3.759
谐振频率
f/kHz
2.000
2.500
3.000
4.500
6.000
U2的Vpp/V
1.66
1.58
1.42
1.28
1.08
相位差©/度
-10.23
-17.34
-32.13
-38.51
-48.88
200力s0.00000/QOOV1・68055kH2
❷■»—
）・573・3m°?
❷事*!
e・573・3m°?
.
H
9
a-
2.00V
20:
07:
48
2.00V
□Y48肋©840mV
O256jjs©-84QmY
^lOOms^1.68V
A/ddAg&R
图表标题
2468
f-U2的Upp/V
iSOl^f/kHz
图表标题
-5
+相位差/度
分析：
在实验误差允许范围内，相位随着频率的增大而减小；当f〈fO时，电压的幅值都随着频率的增大而增大；当f>fO时，电压的幅值都随着频率的增大而减小；
六、实验总结
通过这次实验我理解和掌握低通、高通网络的特性，熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。
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