实验八RLC串联谐振电路的研究

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1、实验八RLC串联谐振电路的研究实验目的一实验原理二1、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。1、在图12-1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻R上的电压UO作为响应，当输入电压Ui的幅值维持不变时，在不同频率的信号激励下，测出U0之值，然后以f为横坐标，以U0/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以U0为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线

2、，亦称谐振曲线，如图12-2所示。实验原理二在RLC串联电路中，当电源电压与电路中的电流同相时，即为谐振。1、2、3、4、Q值越大，通频带宽度越小，选择性越强。>fI/I010.707f1'QQ'f1f0f2f2'实验原理二实验原理二图12-1R、L、C串联电路图12-2谐振曲线=实验原理二2、在f＝f0＝处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时XL＝Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压Ui同相位。从理论上讲，此时Ui＝UR＝U0，UL＝Uc＝QUi，式中的

3、Q称为电路的品质因数。实验原理二3、电路品质因数Q值的两种测量方法一是根据公式测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根据求出Q值。式中f0为谐振频率，f2和f1是失谐时，亦即输出电压的幅度下降到最大值的(＝0.707)倍时的上、下频率点。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。实验设备及元器件三实验内容四1、按图12-3组成测量电路。先选用C1、R1。用交流毫

4、伏表测电压，用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压Ui=4VP-P，并保持不变。1、低频信号发生器2、交流毫伏表3、双踪示波器4、频率计5、谐振电路实验电路板实验内容四图12-3串联谐振电路测量原理图实验内容四2、找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R1(200Ω)两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当U0的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。实验内容四3、在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz，依次各取8

5、个测量点，逐点测出U0，UL，UC之值，将数据记入表12-1中。f(KHz)U0(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P,C=0.01μF,R1=200Ω,fo=,f2－f1=,Q=表12-1实验内容四4、将电阻改为R2，重复步骤2，3的测量过程，将数据记入表12-2中。f(KHz)U0(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P,C=0.01μF,R1=200Ω,fo=,f2－f1=,Q=表12-25、选C2，重复2～4。（自制表格）1、测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监

6、视输出幅度），使其维持在4VP-P。实验注意事项五2、测量Uc和UL数值前，应将毫伏表的量限改大，而且在测量UL与UC时毫伏表的“＋”端应接C与L的公共点，其接地端应分别触及L和C的近地端N2和N1。3、实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表测量，则效果更佳。1、根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。2、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中R的数值是否影响谐振频率值？3、如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？4、电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号

7、源给出3V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测UL和UC，应该选择用多大的量限？5、要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？6、本实验在谐振时，对应的UL与UC是否相等？如有差异，原因何在？实验预习思考题六1、根据测量数据，绘出不同Q值时三条幅频特性曲线，即：U0~f，UL~f，UC~f。2、计算出通频带与Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因数的影响。3、对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。4、谐振时，比较输出电压U0与输入电压Ui是否相等？试分析原因。5、通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。实

8、验报告要求七实验九：RC选频网络特性测试