实验五RC网络频率特性的研究

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1、实验五RC网络频率特性的研究一、实验目的（1）掌握幅频特性和相频特性的测试方法。（2）加深理解常用RC网络幅频特性和相频特性的特点。（3）学习“分贝”的概念，并用它来绘制频率特性的曲线。（4）借助RC网络对非正弦信号作实验分析。二、实验原理RC网络的频率特性可用网络函数来描述。图4-6-1中二端口网络RC网络，若在它的输入端口网络加频率町变的正弦信号（激励）6',则输出端口有相同频率的正弦输出电压（响应）U2‘。网络的电压传输比为Uq幅频特性旳3〕和相频特性2（3〕统称为网络的频率响应（频率特性）。被测RC网络o—A+u>

2、O—图4-6-1二端口RC网络（1）RC低通网络图4-6-2（a）所示为RC低通网络。它的网络函数为1•.:厶—arctanfooRC")VI+(3RC)21/jcoC15oR+l/jcoC=1+ju>RC图4-6-2RC低通网络及其频率特性苴中H(ju))h廿二心为幅频特性，显然它随着频率的増高而减小，说明低频信号可以通过，高频信号被衰減或抑制。当U)=1/RC时'1=V2=0,707i即J2/V1=0.707,于是有201g

3、H(jo)

4、=201g^

5、^=-3(dB)通常把6降低到0.707U：时的角频率3称为截止角

6、频率％■即3=U)c=1/RC图4-6-2(b),(c)分别为RC低通网络的幅频特性曲线和相频特性曲线。(2)RC高通网络图4-6-3(a)所示为RC高通网络。它的网络函数为ju)RC,xU2Rju)RC1H(j3)=U；=R+l/jcnC=iTj^RC=u1r9°一arCtan(DRCJ1+(3RC)2可见，IH(ju>)

7、随着频率的降低而减小，说明高频信号可以通过「低频信号被衰減或抑制口网络的截止频率仍为3c=1/RC,因为3=3紂，

8、H(jw)

9、=0.707o它的幅频特性和相频特性分别如E46-3(b).(c)所示。

10、O—+U(a)RCA通网络0.707

11、H(j3)

12、=l/3为最大，信号频率偏离U)=1/RC越远，信号被衰减或阻塞越厉害。说明该RC网络允许以3=3o"/RC90〕为中心的一定频率范围(频带)内的信号通过，而衰减或抑制其它频率的信号，即对某一窄带频

13、率的信号具冇选频通过的作用，因此，将它称为带通网络，或选频网络。而将3。称为中心频率。当

14、H(ju>)=0.707时，所对应的两个频率也成为截止频率，用3ch和3cr表示。C112(a)RC倚通网络带通网络的幅频特性和相频特性分别如图4-6-4(b),(c)所示。图4-6-4RC带通网络及咲频率特性(2)RC带阻网络图4-6-5(a)所示为RC带阻网络。其等值型网络如图4-6-4所示。其屮口2R(l+ju)RC)Z1=l-(a)RC)2€R*—心图4-6-5RC带阻网及其频率特性由此，便可计算它的网络函数TTZ.U2Z31

15、H(j3)=厂z^z；=4wRC•■1Jl-(u)RC)214u)RC“品尸—F图4-6-6RC带阻网络的等值型网络显然，当信号频率3二=1/RC时，对应的模J1=0、卄(隹)RC即以=1/RC为中心的某二窄带频率的信号受到阻塞，3大于或小于3。以夕卜频率的信号允许通过具有这种频率特性的网络称为带阻网络。双TRC网络是一个典型的带阻网络。它的幅频特性分别如图4-6-5(b),(c)所示。三、实验设备(1)直流稳压电源1台(2)信号发生器1台(3)晶体管毫伏表1台(4)双踪示波器1台(5)接线板及电路元件1套四、实验内容测试

16、各种RC网络频率特性的电路如图4-6-7所示。1、测试实验图4-6-2(a)所示低通网络的幅频特性与相频特性。电路中参数为R二51.kQ,C=0.033uF。保持输入正弦电压U)=0.755V不变,频率从20Hz到lOKHz变化，在此频率范围内采用逐点法用毫伏表直接测量输岀电压的有效值山的分贝值。并测定-3dB时的截止频率。用双迹法测试相应频率的与IT的相位差。信号发生器亳伏表LT1U2RC网络示波器2£图4-6-7测试RC网络电路2、将实验图4-6-3（a）所示电路，由R上输出电压IV,测试此电路的幅频特性及相频特性；侧

17、-3dB时的截止频率。3、测试实验图4-6-4（a）所示RC选频网络的幅频特性。电路屮参数为R-l.kQ,C=0.033uF。并测定其中心频率3。及两个截止频率3伽,3血。将以上各项测试数据分别记录与£

18、己设计的表格中。4、观测RC带通网络对•方波信号或其它非正弦信号输入的响应。各项测试中，应先将频率山