R、L、C串联谐振电路的研究.ppt

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1、R、L、C串联谐振电路的研究实验目的1.学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。2.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Q值）的物理意义及其测定方法。掌握根据谐振特点测量电路元件参数的方法原理说明在RLC串联电路中，由于电源频率的不同，电感和电容所呈现的电抗也不相同。当：L＜1/C时，UL＜UC，电路呈容性L＞1/C时，UL＞UC，电路呈感性L=1/C时，UL=UC，电路呈阻性我们把处于L=1/C这一状态下的串联电路称为串联谐振电路或电压谐振电路，谐振频率为：可见要使电路满足谐振条件，可以通过改变L

2、、C或f来实现。谐振时，电路的复阻抗Z=R+j[L-(1/C)]=R是一个纯电阻，这时阻抗为最小值，阻抗角=0。若外加电压的有效值U及电路中的电阻R为定值，则谐振时电路中电流的有效值达到最大值I0=I(f0)=U/R。串联谐振有以下特征：(1)电流与电压同相位，电路呈现电阻性；(2)阻抗最小，电流最大。因为谐振时，电抗X=0，故Z=R+jX=R，其值最小，电路中的电流I=U/R=I0为最大；(3)电感的端电压UL与电容的端电压UC大小相等，相位相反，相互补偿，外加电压与电阻上的电压相平衡，即UR=Ui；(4)电感或电容的端电压可能大大超过外

3、加电压。电感或电容的端电压与外电压之比为Q为品质因数，它反映的是RLC串联电路的幅频特性的陡度。改变角频率或频率时，振幅比随之变化，当振幅比下降到0.707倍时的两个频率ω1、ω2（或ｆ1、ｆ2）分别叫做下半功频率点和上半功频率点。两者的差值称为网络的通频带BW（或Bf):BW=ω2–ω1或Bf=f2–f1则Q=ω0/(ω2-ω1)=f0/(f2-f1)可见品质因数Q是由电路的参数决定的。当LC一定时，电阻R越小，Q值越大，通频带也就越窄；反之，电阻Ｒ越大，Ｑ值越小，通频带也就越宽。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电

4、时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。当电路谐振时，电容及电感上电压的幅值分别为：可见，当品质因数Ｑ远远大于１时，电容及电感上的电压就会远远超过输入电压。实验任务根据谐振原理设计一个RLC串联电路要求：使用实验台已有元件1、中心频率为f0=5KHz，通频带Bf=1KHz。2、根据实际测量结果调整参数。3、测100Hz—25KHz的曲线，观察LC不同分配对曲线的影响。任务分析及实验步骤1、根据需设计的中心频率，计算L*C＝？。选择不同的L/C组合，加入不同频率的正弦信号，试测f0，对比，确定实验所需的L/C组合。

5、如何测定f0?在L、C串联的电路中串入一个电阻，在输入电压不变的情况下，用交流毫伏表测电阻两端的电压，电压最大时的频率为谐振频率。2、根据通频带的要求，计算Q值，并估算电路中应选择的电阻大小。试测Bf,确定R的参数Q=ω0/(ω2-ω1)=f0/(f2-f1)ω0L=1/ω0C=Q*R如何测Bf？在L、C串联的电路中串入一个电阻，在输入电压不变的情况下，用交流毫伏表测电阻两端的电压，电压最大时的频率为谐振频率。改变频率时，测电压下降到最大时的0.707倍时的两个频率ｆ1、ｆ2。Bf=f2–f1对比调试，确定R值。注意：对于不同的R,在谐振时的最大

6、电压是不同的！3、对确定参数后的电路进行在100Hz—25KHz范围内的谐振特性曲线的测试。测试方法：对电阻两端进行电压的测量，改变频率，记录各频点的电压，其中f0、f1、f2为必测点，并注意各点数据的分布。以电路各频点的电流与谐振时的电流比作纵坐标作图，分析L、C元件输出特性观测现象观测：将L、C、LC作为输出端与电阻位置互换，改变频率测电压，观测输出特性的区别。（注意毫伏表的量程要及时改变）测定三者分别在f0、f1、f2的输出电压值，进行对比分析。思考与分析1、如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？2、有一电感、电容，如何用谐振的

7、原理测定他们的等效参数，设计一个实验方案。思考1：电路是否呈电阻性，电路电抗是否为零，电路电流是否最大，电路的电流与电压是否同相。电阻上电压最大；LC两端电压最小；示波器观察电路的电流与电压同相。思考2：根据谐振时电路呈阻性及谐振时电路品质因数的计算方法，加入一已知电阻r，测ULC0、Ur0、Ui、fo、f2-f1则电路总电阻R=Ui*r/Uro电路总电感L=f0*R/（（f2-f1）ω0）电路总电容C=1/ω02*L电感内含电阻RL=ULC0*r/Ur0电路连接操作过程1、选择不同L/C组合，串入电阻，信号发生器输出不同频率的正弦信号（电压不变

8、)，测电阻两端输出电压，查看电压最大时的频率（谐振）与设计频率对比，选择最接近的一组L/C。2、根据L或C的值，估算电路电阻，选择串入电