东南大学电路实验之电路频率特性

东南大学电路实验之电路频率特性

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1、南大学电工电子实验中心实验报告课程名称:电路实验第五次实验实验名称:电路频率特性的研究院(系):专业:姓名:学号:实验室:实验组别:同组人员:实验时间:09年12月23日评定成绩:审阅教师:电路频率特性的研究一、实验目的1.掌握低通、带通电路的频率特性;2.应用Multisim软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数;3.应用Multisim软件中的波特仪测试电路的频率特性。二、实验原理(一):网络频率特性的定义在正弦稳态情况下,网络的响应向量与激励向量之比称为网络函数。它可以写为由上式可知,网络函数是频率的函数,其中网络函数的模与频率的关系称为幅频特性,网络函数的

2、相角与频率的关系称为相频特性,后者表示了响应与激励的相位差与频率的关系。(二):网络频率特性曲线1)一阶RC低通电路网络函数:其模为:辐角为:显然,随着频率的增高,

3、H(jω)

4、将减小,这说明低频信号可以通过,高频信号被衰减或抑制。当ω=1/RC,,即U0/Ui=0.707.通常把U0降低到0.707Ui时的频率f称为截止频率f0.即2)二阶RLC带通电路相频特性曲线:(1)当f=f0时,j=0,电路阻性,产生谐振。(2)当f>f0时,j>0,电路呈电感性。(3)当f

5、,,,即纯电感和理想电容两端的电压相等。显然,谐振频率仅与元件参数LC的大小有关,而与电阻R的大小无关。谐振时电感或电容两端电压与电源电压之比值用品质因数Q表示,即:可见,当L,C一定时,改变R值就能影响电路的选频特性,即R越小,Q越大,幅频曲线越窄,选频特性越好。为了具体说明电路对频率的选择能力,规定幅频特性曲线的所包含的频率范围定义为电路通频带,用BW表示.时的频率分别称为上限频率f2及下限频率f1,则通频带.显然,越小,曲线的峰就越尖锐,电路的选频性能就越好。Q值与BW得关系为:当电路的通频带大于信号的频带宽度时,对于信号不产生失真有利,即传送信号的保真度高,

6、但电路的选频性变差。总之,品质因数越高的电路,其通频带越窄,选频特性越好。3)二阶RLC低通电路(三)关于作图为使频率特性曲线具有通用性,常以作为横坐标。但是在绘制频率特性曲线时,往往由于涉及的频率范围较宽,若采用均匀分度的频率坐标,势必使低频部分被压缩,而高频部分又相对展得较宽,从而使所绘制的频率特性曲线在低频段不能充分清晰地展示其特点。若采用对数分度的频率轴,就不会出现这种情况。对数坐标是将轴按对数规律进行刻度,并非对频率取对数。三.实验内容1.测试一阶RC低通电路的频率特性建立电路图如下所示:测试电路的截止频率f0:使垂直坐标读数接近0.707,交点处水平坐标

7、的读数即为f0的数值。f0=144.728KHZf0对应的相角=-44.582分析:f0理论值为=与实际测得的f0=144.728KHZ相差很小,可见,实验做得比较准确,Multism软件的模拟能力很强。分别测试0.01f0,0.1f0,0.5f0,5f0,10f0,100f0点所对应的和的值,列出表格记录如下:频率0.01f00.1f00.5f0F05f010f0100f0频率比f/f00.010.10.51510100Log(f/f0)-2-1-0.300.712网络函数模0.999950.9950.8940.7070.1960.09950.00998对应相位角

8、-0.572-5.705-26.566-44.582-78.689-84.288-89.427作出其幅频特性和相频特性图如下:从用EXCEL拟合所测得点所得的曲线上看,与Multism显示吻合,说明测量方法及处理没有问题,且与前原理部分的理论曲线吻合,说明Multism模拟正确。1.测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数由前原理知:谐振频率f0理论值为:品质因数:1)R=50实验方法同前,测得:谐振频率f0=33.991KHZ;上限截止频率f下=30.179KHZ;下限截止频率f下=38.15KHZ=(38.15-30.179)KHZ50.083KHZ=又Q理论

9、值可见测量很准确。记录表格如下:频率0.001f00.01f00.1f00.5f0f下F0F上5f010f0100f01000f0频率比f/f00.0010.010.10.50.88811.1225101001000Log(f/f0)-3-2-1-0.3-0.0500.050.7123网络函数模00.0020.0240.1550.70710.7070.04870.02360.0020对应相位角89.98789.86688.64381.18144.909-0.054-44.923-87.21-88.646-89.866-89.987作出其幅频特性和相频特性图如下:

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