串联谐振电路实验报告

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FunctionnGenerator、Voltmeter、BodePlotter等仪表的使用以ACAnalysis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。2.6.1RLC谐振串联电路11、 谐振频率：f0=2nrr，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Q=1七R\C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B=炊Q3、 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100Q，电感10mH、4.7mH，电容100nF)三、实验内容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300Q，绿线为200Q，红线为100Q）

将2.6.3放大后:alAnalysis1 100 曜 1MFrequency(Hz)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。利用谐振的特点设计选频网络，在串联谐振电路(R=100QL=4.7mHC=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：Feaeranalysis的柑）：DCCDTpcrert 1.4S43Sho.HarmontG： 9TO: 72.1403^Grid盅富InterpdatonDegrs 1HarmanicFrequency^agnituoePhaseNDrm.NagMorn.Phase1Z55675奏8534102兀E1.52317-IB.2810.555744岳,1413WJQJ575J2-72,^22o,i™■1C8.2B4ITO0,4422865143750,17293317,57815175M0.636252■053120.243352蜀，逍60,搠S-sm0.15j7S37四50。0.11J062fi71.01560.04dW55.15628280）。0.358191IE.8750.'44]07■18.93493isnO.3OJ977-37.366a.imi-73,12525kFourierAnalysis1.成1.K咖皿曲F皿25kFourierAnalysis1.成1.K咖皿曲F皿a?ffirll-kJfljiTv_(z山beq>Ek 21k倒啊阿输出信号:09fl底F邮唧Jfc)BFourier.sniahrTsisfwV{3}；DCoomparent：-o.xmMNO.HamiQ!1C5：9THD;223福B%GndEize:256[nterpD^tionDecree:1HarmoneFrequencyr^acnitudePhaseNorm.MagNorm.Phase135000.652305111.3^610270001.42S550.S7397L2.13956-11Q.-1731A50D0.183695-L29.1D.S1603-240.44耳1400D0.14S2&1-L7.335D.22332-123.6a51750D0.146A93-77.039D.22^575-133.4462100DQ.C157D6M-134.IBD.D374754-M.5372450D0.0205336-^.73.21D.Q314783-121.00B省如D0.0435256-55.247D.D7^39D4-176.39g315QD0.032523-t20.220.0430582-231.56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。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（Q）C电容（nF）L电感（mH）100944.7理论值计算：电路谐振频率：f0=—L= 1 =7.571kHz02nLC 2叭'4.7x10-3x94x10-9品质因素：Q=y=上x"7x10一3=2.236RVC100t94x10-9-3dB带宽：B=£°='571x103=3.386kHzQ2.236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f=7.57kHz0（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

迎nEE1641D型35数信号发生器/计数器A迎nEE1641D型35数信号发生器/计数器A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)5.406.106.707.207.588.008.509.109.8010.80电压Ur(mV)470560620680710680630600540480.00归一化电压(V)(U/uR) Rmax 0.6620.7890.8730.9581.0000.9580.8870.8450.7610.68RLC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，100Q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Multisim软件的使用，知道怎样用ACAnalysis和傅里叶分析进行谐振曲线和频谱的绘制。同时，了解了谐振点的两种测量方法和串联谐振的作用。在本次实验中，首次接触交流毫伏表，通过本次试验的测量，我初步掌握了交流毫伏表的使用方法。当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。于是，我降临在了人间。我出生在一个官僚知识分子之家，父亲在朝中做官，精读诗书，母亲知书答礼，温柔体贴，父母给我去了一个好听的名字：李清照。小时侯，受父母影响的我饱读诗书，聪明伶俐，在朝中享有“神童”的称号。小时候的我天真活泼，才思敏捷，小河畔，花丛边撒满了我的诗我的笑，无可置疑，小时侯的我快乐无虑。“兴尽晚回舟，误入藕花深处。争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。”青春的我如同一只小鸟，自由自在，没有约束，少女纯净的心灵常在朝阳小，流水也被自然洗礼，纤细的手指拈一束花，轻抛入水，随波荡漾，发髻上沾着晶莹的露水，双脚任水流轻抚。身影轻飘而过，留下一阵清风。可是晚年的我却生活在一片黑暗之中，家庭的衰败，社会的改变，消磨着我那柔弱的心。我几乎对生活绝望，每天在痛苦中消磨时光，一切都好象是灰暗的。“寻寻觅觅冷冷清清凄凄惨惨戚戚”这千古叠词句就是我当时心情的写照。最后，香消玉殒，我在痛苦和哀怨中凄凉的死去。

在天堂里，我又见到了上帝。上帝问我过的怎么样，我摇摇头又点点头，我的一生有欢乐也有坎坷，有笑声也有泪水，有鼎盛也有衰落。我始终无法客观的评价我的一生。我原以为做一个着名的人，一生应该是被欢乐荣誉所包围，可我发现我错了。于是在下一轮回中，我选择做一个平凡的人。我来到人间，我是一个平凡的人，我既不着名也不出众，但我拥有一切的幸福：我有温馨的家，我有可亲可爱的同学和老师，我每天平凡而快乐的活着，这就够了。天儿蓝蓝风儿轻轻，暖和的春风带着春的气息吹进明亮的教室，我坐在教室的窗前，望着我拥有的一切，我甜甜的笑了。我拿起手中的笔，不禁想起曾经作诗的李清照，我虽然没有横溢的才华，但我还是拿起手中的笔，用最朴实的语言，写下了一时的感受：人生并不总是完美的，每个人都会有不如意的地方。这就需要我们静下心来阅读自己的人生，体会其中无尽的快乐和与众不同。“富不读书富不久，穷不读书终究穷。”为什么从古到今都那么看重有学识之人？那是因为有学识之人可以为社会做出更大的贡献。那时因为读书能给人带来快乐。自从看了《丑小鸭》这篇童话之后，我变了，变得开朗起来，变得乐意同别人交往，变得自信了……因为我知道：即使现在我是只“丑小鸭”，但只要有自

信，总有一天我会变成“白天鹅”的，而且会是一只世界上最美丽的“白天鹅”……我读完了这篇美丽的童话故事，深深被丑小鸭的自信和乐观所折服，并把故事讲给了外婆听，外婆也对童话带给我们的深刻道理而惊讶不已。还吵着闹着多看几本名着。于是我给外婆又买了几本名着故事，她起先自己读，读到不认识的字我就告诉她，如果这一面生字较多，我就读给她听整个一面。渐渐的，自己的语文阅读能力也提高了不少，与此同时我也发现一个人读书的乐趣远不及两个人读的乐趣大，而两个人读书的乐趣远不及全家一起读的乐趣大。于是，我便发展“业务”带动全家一起读书……现在，每每遇到好书大家也不分男女老少都一拥而上，争先恐后“抢书”，当我说起我最小应该让我的时候，却没有人搭理我。最后还把书给撕坏了，我生气地哭了，妈妈一边安慰我一边对外婆说：“孩子小，应该让着点。”外婆却不服气的说：“我这一把年纪的了，怎么没人让我呀？”大家人你一言我一语，谁也不肯相让……读书让我明白了善恶美丑、悲欢离合，读一本好书，犹如同智者谈心、谈理想，教你辨别善恶，教你弘扬正义。读一本好书，如品一杯香茶，余香缭绕。读一本好书，能使人心灵得到净化。书是我的老师，把知识传递给了我；书是我的伙伴，跟我诉说心里话；书是一把钥匙，给我敞开了知识的大门；书更是一艘不会沉的船，引领我航行在人生的长河中。其实读书的真真乐趣也就在于此处，不是一个人闷头苦读书；也不是读到好处不与他人分享，独自品位；更不是一个人如痴如醉地沉浸