RLC串联谐振特性

1、RLC串联谐振电路的特性串联谐振电路的特性 研研 究究 RLC电路阻抗电路阻抗 实验原理实验原理 品质因素品质因素Q 通频带通频带 RLC串联谐振的条件串联谐振的条件 , , RLC电路阻抗电路阻抗 CL R 交流电路总阻抗：交流电路总阻抗： C LjRZ 1 实部为电阻，虚部为电抗实部为电阻，虚部为电抗 在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作 用叫做阻抗，阻抗单位用叫做阻抗，阻抗单位。阻抗常用。阻抗常用Z Z表示表示, ,是一个复数是一个复数, ,实部称实部称 为电阻为电阻, ,虚部称为电抗。电抗包括容抗和感抗，电抗单位虚部称

2、为电抗。电抗包括容抗和感抗，电抗单位 。 阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路，阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路， 阻抗是随着电源频率阻抗是随着电源频率f f变化而变化。变化而变化。 为激励电压频率,2ff +- 激励电压激励电压U C X C 1 c jjXZ CC 1 LX L LjjXZ LL 电容的容抗：电容的容抗： 电感的感抗：电感的感抗： “通高频、阻低频通高频、阻低频” “通低频，阻高频通低频，阻高频” RLC电路阻抗电路阻抗 容抗和感抗，其值大小与交流电频容抗和感抗，其值大小与交流电频 率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈率有关系，频率愈高则容抗愈

3、小感抗愈 大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。 电感上的电压电感上的电压U UL L与电容上的电压与电容上的电压U UC C 相位相差相位相差180180。阻抗是电阻与电抗在。阻抗是电阻与电抗在 向量上的和。向量上的和。 I RU LU CU CU CLUU sU CL XX | Z R 1 0L C 0 1 LC 或或 其谐振频率为：其谐振频率为： f f0 0称为称为RLCRLC电路的固有谐振频率，它只与电路的参数有关，电路的固有谐振频率，它只与电路的参数有关， 与信号源无关。由此得到使电路发生谐振的方法有与信号源无关。由此得到使电路发生谐振的方法有: :

4、调整信号源的频率，使之等于电路的固有频率；调整信号源的频率，使之等于电路的固有频率； 信号源的频率不变时，可以改变电路中信号源的频率不变时，可以改变电路中L L或或C C的大小，使电的大小，使电 路的固有频率等于信号源的频率。路的固有频率等于信号源的频率。 RLC串联谐振的条件串联谐振的条件 谐振时电路的感抗与容抗有效值相等谐振时电路的感抗与容抗有效值相等 LC f 2 1 0 品质因素品质因素Q 边动手边思考边动手边思考: : 在在L L、C C一定的情形下，一定的情形下，R R值大小对串联谐振电路的值大小对串联谐振电路的Q Q值的影响怎样值的影响怎样? ? 当当Q1Q1 时，电感和电容的电

5、压远高于电源电压，在电力系统中，称时，电感和电容的电压远高于电源电压，在电力系统中，称 为过电压现象，谐振对电力系统设备带来危害；在电信系统中，谐振为过电压现象，谐振对电力系统设备带来危害；在电信系统中，谐振 对弱信号起到放大作用。对弱信号起到放大作用。 Q Q值越大，谐振曲线越尖锐值越大，谐振曲线越尖锐. . R=? R=? I f f0 Imax Q大大 Q小小 C L RU U U U Q CL 1 Q Q值标志谐振电路的性能，称值标志谐振电路的性能，称 为电路的品质因素为电路的品质因素 I max I max 2 I ff1 f0 f2 通频带宽度通频带宽度 通频带通频带 电源的频率超

6、过通频带范围时，电路对信号的衰减作用大，响应电源的频率超过通频带范围时，电路对信号的衰减作用大，响应 明显变小，通频带越宽，滤波性能就越差。明显变小，通频带越宽，滤波性能就越差。 通频带通频带ff越小（越小（Q Q越大），谐振曲线越尖锐，电路的选择性越好。越大），谐振曲线越尖锐，电路的选择性越好。 实验操作及仪器设备实验操作及仪器设备 1、RLC测量电路测量电路 2、RLC电路接线电路接线DH4503型型 RLC电路实验仪电路实验仪 3、电压测量、电压测量MVT-1720双通道数字交流毫伏表双通道数字交流毫伏表 4、RLC测量电路接线测量电路接线 被测电压的元件一端必须和电源共地被测电压的元件

7、一端必须和电源共地. . 1、RLC测量电路测量电路 激励电压激励电压U U控制在有效值控制在有效值1V1V， 频率的调节范围频率的调节范围1600HZ-3000HZ1600HZ-3000HZ. 电容电容C C选择选择0.0440.044F F，电感，电感L L选择选择100mH100mH 电阻电阻R R分别选择分别选择100100 / 200/ 200，电感电阻，电感电阻R RL L为为20 20 +- mv mv CL R mv mv U 2、RLC电路接线电路接线DH4503型型 RLC电路实验仪电路实验仪 交流电和直流电不同，是波动的，有波峰和波谷。交流电和直流电不同，是波动的，有波峰

8、和波谷。 交流电压表则交流电压表则 是通过各种电器元件，削波峰，填波谷，将其转化有直流的方式来计是通过各种电器元件，削波峰，填波谷，将其转化有直流的方式来计 算出交流电的有效值。所以交流电压表显示的并非交流电的瞬时值，算出交流电的有效值。所以交流电压表显示的并非交流电的瞬时值， 而是一段时间内的平均值，即有效值。正弦交流电的有效值为最大值而是一段时间内的平均值，即有效值。正弦交流电的有效值为最大值 （也就是波峰和波谷处的绝对值）除以根号（也就是波峰和波谷处的绝对值）除以根号2 2。 MVT-172D DUAL INPUT DIGITAL AC MILLVOLT METER M POWER OF

9、FON OVER AUTO MAN MV V dB dBm CH2 CH1 450Vrms MAX 1MN1 N2N1 时，其感应电动势要比时，其感应电动势要比 初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N1 N2N1 时，时， 其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器。初级次级电其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器。初级次级电 压和线圈圈数间具有下列关系。压和线圈圈数间具有下列关系。 式中式中n n 称为电压比称为电压比( (圈数比圈数比) ) 。当。当 n1 nN2 N1N2 ，V1V2 V1V2 ，该变压器为降压变压器。反之则为升，该变压器为降压变压器。反之则为升 压变压器压变压器 谐振变压器是利用串联谐振或并联谐振的原理，产生大电流和高谐振变压器是利用串联谐振或并联谐振的原理，产生大电流和高 电压。一般用于大电容或大电感负载。利用负载和