调谐电路功效的研究.docx

1、调谐电路功效的研究专业：_控制_姓名：_曾坤_学号：_3150104119_日期：_11.4_地点：_东3-202_实验报告课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 王旃 成绩：_实验名称： 调谐电路功效的研究 实验类型： 电路实验 同组学生姓名：_一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求 1、掌握谐振频率及品质因数的测量方法；2、掌握频率特性曲线的测量与作图技巧；3、了解谐振电路的选频特性、通频带及其应用；4、研究电感线圈以及信号源的非理想状态

2、对谐振特性测量 的影响和修正方法。二、实验内容和原理 由电阻器、电感器和电容器串联组成的一端口网络，其等效复阻抗为： RLC串联电路发生谐振时，电路具有的特点：1、电路的阻抗最小；2、电路的电流达到最大值，该值的大小取决于一端口网络的等效阻值，与电感和电容的值无关，即3、电压、电流同相位；4、电感与电容上的电压有效值相等，相位相反，电抗压降等于零。三、主要仪器设备1、信号发生器 2、DG08模块 3、示波器 4、宽频带电压表 5、电阻箱四、操作方法和实验步骤 由电阻器、电感器和电容器组成RLC串联电路，选择L=40mH，C=0.1F，R=100，电路输入端接信号发生器，使其输出正弦信号。计算品

3、质因数（由于电感的制造工艺使得其偏差较大，因此f0只能参考，若要精确计算f0，可能需要先测定电感的值）。 1、根据提供的设备，预先计算出谐振频率f0 的值，确定信号源输出幅值和UR、UL、UC 的极值范围。2、以f0为中心向左右扩展，保持US幅值基本不变，依次改变f， 测量UR、UL、UC 、ULC ，画出幅频特性曲线。3、将R由100 改为1K ，重复测量UR、UL、UC 、ULC ，再次绘制幅频特性曲线。4、画出上述两个Q值下的通用谐振曲线。五、实验数据记录和处理。由元件的标称值粗略计算谐振频率f0,由串联谐振公式得：因此我们调节的频率范围应主要在2.5kHz左右。在R=100，U=3V的

4、情况下，改变f在f0两边扩展，测量的数据如下（在实验室中测得）：频率/kHzUL/VUC/VUR/V频率/kHzUL/VUC/VUR/V0.580.153.130.102.5513.0511.801.970.780.313.270.152.6012.2510.701.810.970.513.470.202.6511.769.701.671.130.743.690.252.7010.698.871.531.260.983.930.302.759.998.021.411.371.254.170.352.809.387.281.301.471.544.440.402.858.866.621.211.

5、551.814.690.452.908.426.101.131.622.134.940.502.957.965.601.051.682.415.370.553.007.575.180.991.752.815.710.633.107.004.470.881.813.266.040.703.206.463.900.781.853.556.430.743.306.013.440.721.893.896.700.803.405.713.060.661.934.257.140.883.505.452.740.601.974.827.550.983.605.222.490.562.015.288.021.

6、013.705.042.270.522.055.988.451.123.804.792.050.492.096.719.071.213.904.651.890.462.127.319.491.344.004.521.750.432.168.2410.291.434.104.411.630.412.209.3011.001.634.404.061.310.362.2611.0312.241.884.803.801.020.312.3112.4613.032.085.203.630.830.272.3613.5613.402.215.703.400.640.232.4114.1714.082.26

7、6.003.320.570.212.4614.1413.672.216.503.230.470.182.5013.7612.802.127.003.170.400.16在R=1k的情况下，测量了数据如下：（由于在实验室中时间不足，故其是在仿真软件上完成，其中U=8.88V）频率/kHzUL/VUC/VUR/V频率/kHzUL/VUC/VUR/V0.650.588.713.562.65.85.438.880.750.778.654.072.655.915.328.870.91.098.544.832.76.015.218.861.11.68.345.772.86.2158.821.32.168.

8、096.612.96.44.798.761.452.617.867.1636.574.598.691.63.077.67.643.16.744.48.61.853.837.18.263.37.034.038.424.276.788.523.67.393.548.052.14.566.558.6647.7537.532.24.836.328.764.37.952.667.172.35.096.18.824.78.152.296.672.355.225.998.855.28.321.936.122.45.345.888.875.88.441.615.542.455.465.768.886.58.5

9、21.344.982.55.585.658.887.58.561.074.362.555.695.548.89六、实验结果与分析 当R=100时，绘制幅频特性曲线如右图：我们可以看出UR 、UL 和UC 基本上都谐振频率（约为2.41kHZ）附近达到峰值，在峰值处R两端电压为2.26V，低于3V，可能是因为电感本身存在电阻，40mH电感用万用表实测电阻约20，由此计算R分压应接近2.5V，另外可能存在一些线路上的压降，所以测得结果非常符合实际。另外可计算得RLC谐振电路的品质因数Q=6.32，故L和C两端的电压值应该接近2.266.32=14.28V，实测UL0=14.14V, UC0=13.

10、67V，都比较符合预期结果。且由图中看出电感电压在f0左侧变化快，右侧变化慢；电容电压在f0左侧变化快，右侧变化慢，也非常符合元件特性。用每一个UR 同时除以2.26V，得出的数据然后画出Q=6.32时的通用谐振曲线如下：可见当品质因数为6.32时，曲线在谐振频率处达到峰值，即放大倍数最大，且在谐振频率附近位置，曲线较为尖锐，通频带宽较窄。当串联电阻R=1k时，绘制幅频特性曲线如下：易有其谐振频率约为2.55kHZ左右。可以看出其相较于2.41kHZ更接近于f0可猜测可能是由于实验室元器件为非理想所造成的。可计算出此时的Q值为0.632，下面是Q为0.632时的通用谐振曲线：再将两者绘至一起，

11、有：很显然相比Q=6.32时的通用谐振曲线，Q=0.632时曲线并没有非常尖锐，通频带较宽。七、讨论、心得 通过本次实验，我了解了RLC串联电路谐振频率的测定方法，双踪示波器的使用更加熟练了。其次在一开始做100的实验时，由于自己过分关注数据在小范围内的变化，导致自己浪费了大量的时间在这上面，以至于后面做1000都没有时间在实验室内完成，无奈之下测了尽可能多的100数据以便数据分析和图表绘制。然后由于后者必须在仿真软件上完成，从而让我认识到自己在对仿真软件的操作上的不熟（以前其实不是很重视对这个软件操作的掌握）。以后一定多在这上模拟来增加自己的熟练度。其次，在仿真软件完成1000的模拟之后，又

12、尝试了一下100的仿真，然而仿真结果与在实验室中测得的结果相差甚远，通过询问老师，才知道（1）Vp为Vpp的1/2，（2）Multisim中函数发生器如果接的是“+-”两极，则其输出的电压是设定的两倍（这样才有了信号源输出电压为8.88V的原因），而接“+”和中线后输出的电压则为设定电压。同时在1000模拟中，我同时使用了三个示波器分别测量三个元器件的电压，当时还心存疑惑这样用是不是正确的。后来知道在仿真中这样做是正确的，因为Multisim中的示波器实际上相当于一个能看波形的交流电压表，没有共地限制。而实际中的示波器则在使用双通道后有共地限制，故在实际中就算有足够数量的示波器也不能像这样使用

13、。本实验也让我加深了对模电课中相关概念的理解！附Multisim仿真连线图（自主研究）：定量或定性研究实际电感器的非理想性对谐振频率、选频能力的影响 实际电感器有一定内阻，故可以看做一个电阻R与一个理想电感器串联组成，且测得实验室中电感内阻约为20。因此我们以在multisim中可以在原基础上在电感一端串联一个20的电阻来进行实验以对比。接线图如下图所示：测得数据如下表：频率/kHzUL/VUC/VUR/V频率/kHzUL/VUC/VUR/V0.70.678.653.812.655.795.218.680.91.098.494.792.75.885.118.671.11.598.275.722

14、.86.084.898.631.42.437.846.936.414.518.51.653.187.397.643.36.833.988.241.93.926.878.23.77.263.357.812.14.496.448.494.27.632.757.232.355.988.6458.052.046.372.45.245.768.6868.331.465.522.455.365.658.77.58.530.974.512.55.475.548.7做出图像如下所示：谐振频率约为2.45kHZ左右通用谐振曲线如下：将其与上绘制一起有：我们可以看出，在外电阻较大的情况下，存在内阻对电感的影响不算

15、很大，如该实验中，在外电阻1000（相较于20大得多），其谐振频率与理想电感只差了0.1kHZ左右，而选频能力则几乎不变！同时由于在实验室内的电感即为非理想状态，故我们再模拟一次理想状态下的100的实验，测得数据如下：频率/kHzUL/VUC/VUR/V频率/kHzUL/VUC/VUR/V1.51.23.40.322.613.3112.622.061.651.643.880.42.711.5710.211.661.83.574.30.512.89.987.411.3224.815.70.7136.814.930.922.26.28.111.133.25.583.410.692.38.4810.151.473.54.592.310.512.411.6312.641.913.93.791.590.382.4512.9713.672.14.53.221.060.32.513.1214.092.2152.870.750.242.5513.9813.512.1962.730.480.18将其得出的通用谐振曲线与以前测得的绘至一起，如下：可以看出，如同1000所做的比较一样，谐振频率变化了0.1KHZ左右，通频带也只有略微变化，故我们可以得出结论：在一定范围内，电感内阻对谐振频率、选频能力没有太大的影响！