南邮实验一第4次课(幅频相频、RLC谐振)

1、电工电子实验一第电工电子实验一第4次课次课l网络的幅频相频特性网络的幅频相频特性P55l串联谐振电路串联谐振电路P60一、一、串联谐振电路串联谐振电路P60右图是右图是RLC串联电路的频串联电路的频域表示。域表示。US是正弦交流电压，是正弦交流电压，作为电源的负载阻抗作为电源的负载阻抗 Z=R+jL1/(C)，是角，是角频率频率的函数。的函数。回路电流回路电流 I 与输入信号的频率关系曲线称为串与输入信号的频率关系曲线称为串联谐振特性曲线，如图下图所示。联谐振特性曲线，如图下图所示。f0fR大大R小小II00.707I0f1f2特性曲线特性曲线可见，回路电流可见，回路电流 I 随输随输入信号频

2、率的改变而变入信号频率的改变而变化。化。RLC串联电路谐振串联电路谐振时（时（= =0），），I 达到最达到最大值大值 I =I0，且与输入电，且与输入电压同相。此时的频率压同相。此时的频率f0称称为为谐振频率谐振频率。 对应对应 I= 0.707I0的频率称为的频率称为半功率半功率点频率点频率，分别为，分别为f1 ，f2 。半功率点。半功率点的电压与电流相的电压与电流相位差为位差为45 串联谐振电路原理串联谐振电路原理电路串联谐振时有如下特点：电路串联谐振时有如下特点： 1感抗等于容抗：感抗等于容抗： XL0XC0=02谐振频率：谐振频率： 0=1 / f0=1/(2 ) 3等效阻抗最小且为

3、纯电阻：等效阻抗最小且为纯电阻： Z0=R4回路电流最大：回路电流最大： I0=US/R5L和和C上的电压：上的电压： UC0=UL0=QUS6电路电路Q值：值： Q = 0L/R = 1/(0RC) = /R= f0 / (f2f1) 7通频带：通频带： B = f2f1 = f0 / Q = R / (2L)LCLC/L C串联谐振电路原理串联谐振电路原理1、测量谐振频率、测量谐振频率f0: 调整信号源频率，根据谐振时回调整信号源频率，根据谐振时回路电流最大，即电阻路电流最大，即电阻R上电压上电压UR最大，找出谐振频率最大，找出谐振频率f0。即：。即： 正弦波正弦波 监测监测US=0.5V

4、测量接线图一测量接线图一调整信号源频率时调整信号源频率时一方面注意观察毫一方面注意观察毫伏表读数是否为伏表读数是否为最最大值大值，同时，同时注意保注意保持持（调信号源电压（调信号源电压幅度）示波器读数幅度）示波器读数US=0.5V。串联谐振电路测量串联谐振电路测量2、测量谐振频率、测量谐振频率f 0和电阻和电阻R的电压的电压UR0 : 调整信号源频率，根据谐振时回路电流与输调整信号源频率，根据谐振时回路电流与输入电压同相，找出谐振频率入电压同相，找出谐振频率f 0。即：。即：正弦波正弦波 测量接线图二测量接线图二连接示波器连接示波器CH2。调整。调整信号源频率时一方面注信号源频率时一方面注意观

5、察示波器显示的两意观察示波器显示的两路正弦波是否路正弦波是否同相同相，同，同时注意保持示波器读数时注意保持示波器读数US=0.5V。两条件同时。两条件同时满足时，信号发生器的满足时，信号发生器的频率即为频率即为f 0 ，毫伏表，毫伏表的读数即为的读数即为UR0 。串联谐振电路测量串联谐振电路测量监测监测US=0.5V3、测量半功率点频率、测量半功率点频率 f1 和和 f2 :测量接线图二测量接线图二，降低信号源频率（小于，降低信号源频率（小于f0 ），），一方面使示波器显示的两路正弦波一方面使示波器显示的两路正弦波相位差为相位差为45，同时注意保持示波器读数，同时注意保持示波器读数US=0.5

6、V。两条。两条件同时满足时，信号发生器的频率即为件同时满足时，信号发生器的频率即为f1 ，(此此时毫伏表的读数应为时毫伏表的读数应为0.707UR0 ) 。升高信号源频率（大于升高信号源频率（大于f0 ），一方面使示波器），一方面使示波器显示的两路正弦波显示的两路正弦波相位差为相位差为45，同时注意保，同时注意保持示波器读数持示波器读数US=0.5V 。两条件同时满足时，。两条件同时满足时，信号发生器的频率即为信号发生器的频率即为f 2 ，(此时毫伏表的读此时毫伏表的读数应为数应为0.707UR0 )。串联谐振电路测量串联谐振电路测量正弦波正弦波 测量接线图三测量接线图三4、测量谐振时电容、测

7、量谐振时电容C的电压的电压UC0:将测量接线图二将测量接线图二改接三根连线改接三根连线（如测量接线图（如测量接线图三中绿线），毫三中绿线），毫伏表的读数即为伏表的读数即为UC0 (毫伏表需换毫伏表需换档档) 。串联谐振电路测量串联谐振电路测量5、测量谐振时电、测量谐振时电感感L的电压的电压UL0:正弦波正弦波 测量接线图四测量接线图四将测量接线图将测量接线图三改接两根连三改接两根连线（如测量接线（如测量接线图四中紫线图四中紫线），毫伏表线），毫伏表的读数即为的读数即为UL0 。串联谐振电路测量串联谐振电路测量6、验证、验证Q值：值： 根据教材根据教材P60中中Q值的计算公式，将前面相值的计算公

8、式，将前面相关实测数据代入公式计算关实测数据代入公式计算Q值，理论上两值，理论上两个个Q值应相等。若误差大于值应相等。若误差大于10%，应考虑，应考虑前面的测量数据可能有误，应分析出错的前面的测量数据可能有误，应分析出错的原因并重测数据。原因并重测数据。串联谐振电路测量串联谐振电路测量7、测量并记录表、测量并记录表3.13各频率下的各频率下的VRt： 接线如测量接线图二，在接线如测量接线图二，在2kHz 30kHz频率范围内从低到高依次改变频率，用频率范围内从低到高依次改变频率，用毫伏表测量并记录各频率下的毫伏表测量并记录各频率下的URt ，计算，计算 I 值。值。 为了保证测量数据有效，每次

9、改变信号源为了保证测量数据有效，每次改变信号源频率后频率后都需重调都需重调信号源输出电压幅度，信号源输出电压幅度，使示波器读数使示波器读数US=0.5V。串联谐振电路测量串联谐振电路测量1.如果如果f0和和f0不等，且误差较大，你认为哪个不等，且误差较大，你认为哪个 更准确更准确? 为什么为什么? f0更准确。更准确。 因为因为f0是观察交流毫伏表指针摆起最大时所对是观察交流毫伏表指针摆起最大时所对应的那个频率，这样人为的目测并不是很准应的那个频率，这样人为的目测并不是很准确。再加上本电路的确。再加上本电路的Q值不是很大，所以谐值不是很大，所以谐振点的电压最大值看的并不是那么清晰。振点的电压最

10、大值看的并不是那么清晰。 而双迹法观察所得比较的直观，波形重合时而双迹法观察所得比较的直观，波形重合时就是相位差为就是相位差为0，此时对应的频率就是谐振，此时对应的频率就是谐振点。点。思考题思考题2.串联谐振时，串联谐振时，URt0为什么不等于为什么不等于Us ? 理论上是相等的，但是实际上不是，原因理论上是相等的，但是实际上不是，原因是电感上的绕线电阻与串联电路相比不可是电感上的绕线电阻与串联电路相比不可忽略，绕线电阻分压了。忽略，绕线电阻分压了。思考题思考题3.分析电路中分析电路中R 的大小对的大小对Q 值的影响。值的影响。Q值的大值的大 小对通频带小对通频带B 及及If串联谐振曲线形状的

11、影响。串联谐振曲线形状的影响。 R增大：不影响增大：不影响fo；Q变小；变小；B变宽；变宽； If串联谐振曲线变矮胖串联谐振曲线变矮胖 R减小：不影响减小：不影响fo；Q变大；变大；B变窄；变窄； If串联谐振曲线变瘦高串联谐振曲线变瘦高思考题思考题4.可以根据半功率点可以根据半功率点URt=0.707URt0的结论，的结论，用用 交流毫伏表测量电压的方法确定半功率点的交流毫伏表测量电压的方法确定半功率点的 频率。简要叙述测试方法。频率。简要叙述测试方法。 调节频率，保证调节频率，保证Us=0.5V，找到，找到URt=0.707URt0的两个半功率点的两个半功率点思考题思考题实实 验验 报报 告告 要要 求求实验名称；实验名称；实验目的；实验