串联谐振电路实验报告.doc

串联谐振电路学号： 1028401083 姓名： 赵静怡一、 实验目的1、 加深对串联谐振电路条件及特性的理解2、 掌握谐振频率的测量方法3、 理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法4、 测量RLC串联谐振电路的频率特性曲线5、 深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用6、 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7、 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8、 用Origin绘图软件绘图二、 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：（1） 计算机（2） 通路电路板一块（3） 低频信号发生器一台（4） 交流毫伏表一台（5） 双踪示波器一台（6） 万用表一只（7） 可变电阻（8） 电阻、电感、电容若干（电阻100，电感10mH、4.7 mH，电容100nF）三、 实验内容1. Multisim仿真（1） 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（2） 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300，绿线为200，红线为100）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。（3）利用谐振的特点设计选频网络，在串联谐振电路（R=100 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、测试输入信号和输出信号波形，说明输入和输出信号的波形和频谱是如何变化的，为什么？设置仿真电路图如上，输入信号的频谱由对节点1的傅里叶分析得到；输出信号的频谱由对节点3进行傅里叶分析得到。输入信号：输出信号：由输入信号和输出信号的频谱可知，输出信号已经出现223.488%的失真，失真已经较大。输入信号与输出信号波形图：从波形图可以更直观的看出，输入的方波已经出现了很大的失真。2. 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（）C电容（nF）L电感（mH）100944.7理论值计算：电路谐振频率：f0=kHz品质因素：-3dB带宽:kHz3. 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。4. 用两种不同方法测量电路的f0值。（1） 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（2） 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5. 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)5.40 6.10 6.70 7.20 7.58 8.00 8.50 9.10 9.80 10.80 电压UR(mV)470 560 620 680 710 680 630 600 540 480.00 归一化电压(V)0.662 0.789 0.873 0.958 1.000 0.958 0.887 0.845 0.761 0.68 （U R / U Rmax）RLC电路响应的谐振曲线的测量随着频率的变化，将电阻两端的电压比上电阻两端电压的最大值，得到的归一化电压。归一化电压和频率为坐标的曲线，即为频率特性曲线。从图中可以计算B=10.4337651-5.63205182=4.8017kHz。通过上图计算，得到的数值与之前计算的理论值有41.82%的误差。误差分析：1、 在测量电阻上电压时产生误差2、 由于滑动变阻器可调，所以在测量过程中，100的电阻值可能会产生偏差3、 仪器中的系统误差四、 实验总结本次试验，让我进一步了解了M