1、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=QUs2、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
2、频率范围为通频带。Q=fo/Q3、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
3、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
4、欧、L=4.7mH、C=88.6nF、谐振频率为 f=7.799KHz Q=1.8063、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=7.28kHz5、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kHz0.51.02.03.04.05.06.07.07.17.27.28电压UR(mV)2260130220321438562660664670672归
5、一化电压0.0320.0880.1910.3240.4730.6450.8280.9720.9780.9870.9907.47.57.67.88.09.010.011.012.013.014.06756796766636035244604003583200.99410000.9960.9760.8880.7720.6770.5890.5270.471RLC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
6、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Fuction Generator、Voltmeter、Bode Plotter等仪表的使用以及AC Analysis等 SPICE仿真分析方法有了深入了解。
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