实验2串联谐振电路

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1、串联谐振电路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。R2'l©L图7.1RLC谐振串联电路该电路的阻抗是电源角频率◦的函数：Z=R+j(eoL-^-)eoC当⑺L-一=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。coC谐振角频率69()=谐振频率/o=2.7TyjLC谐振频率仅与原件L、C的数值奋关，而与电阻R和激励电源的角频率◦无关，当oo0时，电路呈感性，阻抗角巾>0。1.电路处于谐振状态时的特性(1)回路阻抗z。：/

2、?,

3、z()

4、为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。(2)冋路电路/0的数值最大，10=^(3)电阻的电压的数值最大,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1803。ul=uc=qus2.电路的品质因数Q和通频带B电路发生谐振吋，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f/J^0)=(7c(690)=6y0L=1LL乂一UsUsR~RC定义回路电流下降到峰值的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频带。B=Ae3谐振曲线

5、电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。在U、R、L、C固定的条件下：RUR=RI=>2+(a)L-coCUc=coCUl=coLIcoL(2+⑽一coC改变电源角频率可得到响应电压随电源角频率o变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。从图屮可以看到，Ur的最大值在谐振角频率o0处，此时，Ul=Uc=QUSoUc的最大值在处，UL的最大值在◦0处()%難麴静眷•Krad41AJ專摘城龥純一軻*膽如扔雇•羡下图表示经过归一化处理后不冋Q值吋的电流频率特性曲

6、线。从图中(QkQ21/#时，Uc和Ul曲线才出现最大值，否则Uc将单调卜降趋于0,LL将单调上升趋于US。二、实验内容1.Multism仿真(1)创建电路：从元器件库屮选择可变电阻、电容。电感创建如图1电路。XSC1XFG1一A-TLT~r1图1(1)分别用Multism软件(AC仿真、波特表、交流电压表均可)测量串联谐振电路的谐

7、振曲线、谐振频率、-3dB带宽。谐振频率为7.35kHz,-3dB带宽为3.39kHz。⑶当电阻R=lkQ时，用Multism软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，观察R对Q的影响。电路中其他参数一定时，R变大，则Q变小。(4)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，绘图并观察频谱的变化。5.0201901•Ull•2J3.0

8、W-A-7.5^9kJ-输出信号频谱15392kFourier%naly$isA』A•A-tarBJOik31.0171-4rS®zWT^输入信号频谱■Fourier^Knalysislwtnts"撕>14?1L-JJjrjHaruuh35mkiiziartw■脚Qg>1.测量元件值，计算电路谐振频率和品质因数Q的理论值。测得电容为87.7nF,电阻为100Q,电感的标记值为4.7mH，计算得fo=7.84KHz,Q=2.31,B=f0/Q=3.39kHz。1.在电路板上焊接电路，信号电压有效值设置为IV。2

9、.用两种不同的方法测量电路的fo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(^两端的电压UR，当Ur的读数为最大吋，读得的频率值即为电路的谐振频率fo,为7.71KHZ。(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极距变化的椭閼，当椭閫变成一条直线时，此时的电路发生了谐振，输入信号的频率就是谐振频率，为7.79KHz.o3.测试电路板(交流电压表)上申

10、联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽。4.随频率变化，测量电阻电压、电感电压、电容电压的值，按表记录所测数据。频率f(kHz)0.50.60.70.80.912345电压UR(mV)304045505565135220340510电压UL(mV)0.0050.0070.0110152080200400770电压Uc(mV)10001005101010101015101510701170134