rlc 串联谐振电路实验误差的分析及改进

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1、RLC串联谐振电路实验误差的分析及改进一、摘要：从RLC串联谐振电路的方程分析出发，推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因数和输入阻抗，并且基于Multisim仿真软件创建RLC串联谐振电路，利用其虚拟仪表和仿真分析，分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。其结果表明了仿真与理论分析的一致性，为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。二、关键词：RLC；串联；谐振电路；三、引言谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。通常，谐振电路由电容、电感和电阻组成，按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。由于谐振电路具有良好的选择性，在通信与电子

2、技术中得到了广泛的应用。比如，串联谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象，在无线电通信技术领域获得了有效的应用，例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时，就可使该频率或频带内的信号特别增强，而把其他频率或频带内的信号滤去，这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研究串联谐振有重要的意义。在含有电感L、电容C和电阻R的串联谐振电路中，需要研究在不同频率正弦激励下响应随频率变化的情况，即频率特性。Multisim仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用，其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果

3、都为众多的电子工程设计人员提供了一种可靠的分析方法，同时也缩短了产品的研发时间。四、正文（1）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.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。4.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。(2)实验原理：RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω0=1/，谐振频率f0=1/2π。谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率ω无

4、关，当ω<ω0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω0时，电路呈感性，阻抗角φ>0。1、电路处于谐振状态时的特性。（1）、回路阻抗Z0=R,

5、Z0

6、为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。（2）、回路电流I0的数值最大，I0=US/R。（3）、电阻上的电压UR的数值最大，UR=US。（4）、电感上的电压UL与电容上的电压UC数值相等，相位相差180°，UL=UC=QUS。2、电路的品质因数Q电路发生谐振时，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数Q，即：Q=UL（ω0）/US=UC（ω0）/US=ω0L/R=1/R*（3）谐振曲线。电路中电压与电流随频率变化的特性称

7、频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。在US、R、L、C固定的条件下，有I=US/UR=RI=RUS/UC=I/ωC=US/ωCUL=ωLI=ωLUS/改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。从图中可以看到，UR的最大值在谐振角频率ω0处，此时，UL=UC=QUS。UC的最大值在ω<ω0处，UL的最大值在ω>ω0处。图表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中（Q11/时，UC和UL曲线才出现最大值，否则UC将单调下降趋于0，

8、UL将单调上升趋于US。仿真RLC电路响应的谐振曲线的测量10mH电感频率f/kHz51010.510.610.710.810.9111520电阻UR/mV89.07790.5993.11999.89990.75967.25932.68890.90204.48108.53电感UL/mV282.16502966376746674866496471623819521382电容UC/mV127056426754673666126396611067849733874.7mH电感频率f/kHz5101414.514.81515.51616.517.520电阻UR/mV77.52234．28738.6

9、8862.35929.29964.61999.49951.43854.35654.40382.87电感UL/mV115.42700.87309437414115432946354554421734272291电容UC/mV11121673376842474484459246054246369826711367仿真RLC电路响应的谐振曲线（4）Multisim电路仿真10mH电路4.7mH（5）品质因数Q　　RLC串联回路