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1、实验三：串联谐振电路•、实验1=1的:1.加深対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.理解电路品质因数及通频带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III］线。5.深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用。6.掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪器的使用。7.掌握Multisim软件屮的FunctionGenerator>Voltmeter^BodePlotter等仪表的使丿IJ以及ACAnalysis等SPICE仿真分析方法。&用Origin绘图软件绘图。二
2、、实验原理：RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C十()或电源频率时，都可能使电路发牛谐振。该电路的阻抗是电源角频率3的函数：Z=R+j（sL-l/3C）当3L・l/3C=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30=1/伍，谐振频率fo=l/2JiVlco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3无关，当3。吋，电路呈容性，阻抗角<1><0；当3>3°吋，电路呈感性，阻抗角（l）>0o1、电路处于谐振状态时的特性。（1）、回路阻抗Zo=R,IZ（）l为最小值,整个
3、回路相当于一个纯电阻电路。（2）、回路电流1（）的数值最人，I（）=Us/R。（3）、电阻上的电压Ur的数值最大,Ur二％（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=QUSo2、电路的品质因数Q和通频带B。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,B
4、J：Q=Ul（3（））/Us=Uc（5））/Us=（）L/R=1/R*4lIC冋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，即：B=f0/Q3
5、、谐振曲线。电路屮电圧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Us、R、L、C固定的条件下，有上U/J/?2+（讥・l/eC）2Ur=RI二RU/jF+(qL・1/加)2Uc=I/3C=U/wc+(qL・1/qC)2UL=3LI=3LU/职1/加)2改变电源角频率3,可得到响应电压随电源角频率3变化的谐振曲线，
6、叫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3。处，此时，UL=Uc-=QUoUc的最大值在3V3。处，Ul的最大值在处。图表示经过归一
7、化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中（QKQKQ3）可以看出：Q值越人，曲线尖锐度越强，其选择性就越好，但电路通过的信号频带越窄，即通频带越窄。注意，只有当Q>l/V2吋，Uc和％曲线才出现最大值，否则Uc将单调下降趋于0,Ul将单调上升趋于Us。三、实验方法1.测量电路谐振频率f（）的方法。方法1维持信号源的输出幅度不变，令信号源的频率的频率由小逐渐变大，测量R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。方法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
8、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。调节输入信号发牛器的信号频率，可以在示波器上看到一个极距变化的椭圆，当椭圆变成一条直线时，此吋的电路发生了谐振，输入信号的频率就是谐振频率。2.频率特性曲线的测最按图7」组成监视，测量电路，用交流亳伏表测电压，用示波器监视信号源输出，令其输出电压USW3V,并保持不变。在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz到1kHz,依次各取8个测蜃点，逐点测岀I,Ur,Ul,Uc.的值，根据数据绘制曲线。3.电路冋路的品质因数Q的测M测量电路发生谐振吋的信号源输出电压U
9、s与电感迫压UL值，根据式7.2计算冋路的品质因数Q。4.电流谐振Illi线的测量令电路中的L、C和信号源电压不变，改变R的值将得到不用的Q值，测量不同Q值下的电流谐振曲线。四、实验仪器与器件1.计算机一台2.通用电路板一块3.低频信号发生器一台4.交流毫伏表一台5.双踪示波器一台1.万用表一只2.可变电阻1.电阻、电感、电感若干（电阻100Q，电感10mH、4.7mH,电容lOOnF）五、实验注意事项1.频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取儿点，频率特性上最大值点不能遗漏。2.在变换频率测试询，应调整信号输出幅
10、度（用示波器监视输出幅度），使其保持不变。在测虽Uc和Ul数值前，应将毫伏表的呆限改人约1（）倍，而在测量Uc与14时，毫伏表的“+”端接C与L的公共点，其接地端分别取L和C的近地端。六、实验内容1.Multisim仿真（1）创建电路：从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图2.6.4电路。（2）分别用Multisim软件（AC仿真、波特表、交流电压表均可）测量串联谐
