实验5RC频率特性和RLC谐振综合实验

1、当中幅频特性为：A(co) = A- =1率3君时，畑实验五RC频率特性和RLC谐振综合实验一、实验目的1、研究RC串、并联电路及 RC双T电路的频率特性。2、学会用交流毫伏表和示波器测左 RC网络的幅频特性和相频特性。3、熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。4、 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数 (电路0值)、通频带的物理 意义及苴测定方法。5、学习用实验方法绘制 R、L、C串联电路不同0值下的幅频特性N j ?=L =i 3"気+曲线。二.实验原理1、RC串并联电路频率特性图5? 1所示RC串、并联电路的频率特性(oRC-；相频特性为:(p(CD)=久-5 =

2、 -arctg 严也3幅频特性和相频特性曲线如图 5-2所示，幅频特性呈带通 特性。“与吗同相，即电路发生谐振，谐振频率/o =2/tRC也就是说，当信号频率为时，RC串、并联电路的输出 电压与输入电压同相，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。测量频率特性用“逐点描绘法'，图5-3说明用交流亳伏表和双踪示波器测量RC网络频率特性的测试图测量幅频特性：保持信号源输岀电压即RC网络输入电压"恒沱，改变频率用交流亳伏表监视U,并测量对应的RC网络输出电压t/o, II-算岀它们的比值 A = Uo/Uh信号源 sRC网络临

3、去伏表然后逐点描绘出幅频特性测量相频特性：保持信号源输出电压即RC网络输入电压3恒泄，改变频率用交流亳伏表监视3,用双踪示波器观察"与山波形，如图5? 4所示，假设两个波形的延时为 4,周期 为 那么它们的相位差八=yx360%然后逐点描绘出相频特性。2、RC双T网络频率特性用同样方法可以测量 RC双T电路的幅频特性，RC双T电路见图5-5，其幅频特性具有 带阻A i特性，如图5? 6所示。3、RLC串联谐振电路图5-6在图5-7所示的乩L、Q串联电路中，电路复阻抗一 + j妇却，留神士图5-8时，Z = R , /与/同相，电路发生串联谐振，谐振角频率5 =1y/LC谐振频图小在图

4、5-7电路中，假设U为鼓励信号，为响应信号，其幅频特性 曲线如图5-8所不，在f=几时fA I 9 UA=U9 .斥几时，URV U , 呈带通特性。A =,即i/R=所对应的 两个频率几和心为下限频率 和上限频率，用一/L为通频 带。通频带的宽窄与电阻/?有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图5? 9所示。电路发生串联谐振时，Ur=U, Ul=U严QU。称为品质因数，与电路的参数L、C有关。Q值越大，幅频特性曲线越锋利，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决左于电路本身的参数，而与信号源无关.在本实验中，用交流亳伏表测虽:不同频率下的电压 A UR、S、

5、t/c绘制乩L、C串联电路的幅频特性曲线，并根据厶/ =几-血计算出通频带，根据e =九=妖或。二一u u./h - ./L计算出品质因数，三、实验设备1、信号源含频率计2、交流亳伏表3、双踪示波器4、NEEL 11B电工原理一入 MEEL-03电工原理三模块板。四. 实验内容1、测ARC串、并联电路的幅频特性实验电路如图5? 3所示，其中，RC网络的参数选择为：R=2kQ, C=pF,信号源输出 正弦波电压作为电路的输入电压，调节信号源输出电压幅值，使t/i=2Vo改变信号源正弦波输出电压的频率./ ?由频率计读得，并保持i/i=2V不变用交流亳 伏表监视，测量输岀电压U ,可先测=1时的频

6、率然后再在九左右选几个频率 点，测量° 将数据记入表5-1中。在图5-3的RC网络中，选取另一组参数：R=200Q, C=pF,重复上述测量，将数据 记入表5? 1 中。/?=2kQC=0.22pF/(Hz)t/o(V)/?=200QC=2? 2pF/(Hz)t/o(V)性幅频特数52、测虽RC串、并联电路的相频特性实验电路如图5-3所示，按实验原理中测量相频特性的说明，实验步骤同实验1,将实 验数据记入表5? 2中。表5? 2相频特性数拯R=2kQC=0.22HFf (Hz)T(ms)Af(ms)/?=200QC=2.2nF/(Hz)T(ms)Ar(ms)03、测定RC双 T电路的

7、幅频特性15mH0.03 uFR图 5-10U。与UL之值注意实验电路如图5? 3所示，其中RC网络按图4? 5连接，实 验步骤同实验1,将实验数拯记入自拟的数据表格中。4、按图5-10组成监视、测量电路，用交流亳伏表测电压，用示波器监视信号源输出，令其输岀幅值等于IV,并保持 不变。找出电路的谐振频率？仇，其方法是，将亳伏表接在R51Q两端，令信号源的频率由小逐渐变大 注意要维持信号 源的输岀幅度不变，当 U。的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率办，并测量 及时更换亳伏表的量限在谐振点两侧，按频率递增或递减 500Hz或1kHz,依次齐取8个测量点，逐点测出 UUl, Uc

8、之值，记入数据表 54o表5-4肚C串联谐振数据表R=51Q/(kHz)Uo (V)S(V)Uc (V)改变电阻值R为100Q,重复步骤2, 3的测量过程，记录在表 5-5表5-5 R厶C串联谐振数据表/?=100Q/(kHz)(7o(V)/(V)Uc (V)五、实验考前须知1、 由于信号源内阻的影响，注意在调节输出电压频率时，应同时调肖输出电压大小，使实验电 路的输入电压保持不变。2、 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在改变频率时，应调整信号输出电压， 使其维持在IV不变。3、 在测量4和久数值前，应将亳伏表的量限改大约十倍， 而且在测量4与以时亳伏表 的“ + 端接电感与电容

9、的公共点 4。六、实验报告要求1、 根据表5-1和表5-2实验数据，绘制RC串、并联电路的两组幅频特性和相频特性曲线，找 出谐振频率和幅频特性的最大值，并与理论计算值比拟。2、设讣一个谐振频率为IkHZ文氏电桥电路，说明它的选频特性。3、根据实验3的实验数据，绘制RC双T电路的幅频特性，并说明幅频特性的特点。4、 电路谐振时，比拟输出电压与输入电压 U是否相等？ L/L和Uc是否相等？试分析原 因。5、根据测量数据，绘出不同 Q值的三条幅频特性曲线： L=fy, Uc=tf6、计算岀通频带与。值，说明不同 R值时对电路通频带与品质因素的影响。7、对两种不同的测0值的方法进行比拟，分析误差原因。8 试总结串联谐振的特点。9、答复思考题2、5、7。七、预习与思考题1、根据电路参数，估算 RC串、并联电路两组参数时的谐振频率。2、 什么是RC串、并联电路的选频特性？当频率等于谐振频率时，电路的输岀、输入有何 关系？3、试左性分析RC双T电路的幅频特性。4、根据实验元件参数值，估算电路的