实验九串联谐振电路的特性研究

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1、实验九串联谐振电路的特性研究一、实验目的1.了解RLC串联电路屮电流和电压的和位关系。2.了解谐振电路的特性，掌握谐振电路谐振曲线，通频带和Q值的测量方法。3.掌握用示波器观察李沙育图形的方法。二、实验内容1.用示波器观察串联谐振电路输出信号幅度与输入信号频率之间的关系，验证谐振条件并绘制谐振曲线。2.川示波器观察电路输出信号相位与输入信号相位关系的李沙育图形。三、实验仪器1.信号与系统实验箱一台2.信号系统实验平台3・谐振电路模块（DYT3000-67）—块4.20MHz双踪示波器一台5.连接线若干四、实验原理正弦交流电路

2、是指电源（激励）和电路中各部分所产牛的电压和电流（响应）均按正弦规律变化的电路。研究正弦交流电路的目的是确定电路中电压、电流的犬小和相位关系以及功率消耗和能量转换等。本实验主耍研究正弦交流电路中由R、L、C组成的串联谐振电路的频率特性。1.RLC串联谐振电路屮总电流和总电压的相位关系由于R支路中电压和电流同相，C支路屮电流超前电压90°,L「支路屮电流滞后电压e角度，在线圈内阻「可忽略的情况下，该支路电流比电压滞后90°o所以RLC串联电路中总电圧和总电流的相位关系曲角频率和元件参数决定，当电路中感抗等于容抗时（即coL=—

3、时），电压和电流同相；当eL>丄时，电路中ILIC,电路呈感性，电流之后于电压。coC1.串联谐振电路谐振特性Illi线、通频带Bw和品质因数Q值的测量方法①串联谐振电路的谐振特性在具有R、L、C元件的正弦交流电路中，无论时呈电感性述是呈电容性的电路，其输入电压和电流往往是不同相的，即电路中的感抗与容抗的作川是部分地相互抵消。如果调节电路的参数，使得电路屮的电感L和电容C的作用完全抵消，整个电路呈现电阻的性质，这时电压与电流同相位，电路的这种现象称为

4、谐振。产住谐振现象的电路称为谐振电路，电路谐振时呈现电阻性的特性。申联谐振电路如图9-1所示。②谐振电路的谐振特性曲线、通频带Bw和品质因数Q值的测最1VZc谐振回路的特性常用谐振频率©，品质因数Q和特性阻抗Q来描述。对串联谐振电路Q=步,特性阻抗p=它们仅决定于电路元件参数，但能比L、C、R更好地反映出该谐振电路的各种性质。对于串联谐振回路，保持输入电压大小不变，改变输入信号的频率使电路处于谐振状态,即串联谐振回路屮电流达到最大值吋对应的频率即为谐振频率Q。。通过逐点改变输入信号频率，测定电流随频率变化的关系，便可画出谐振

5、曲线。在测量谐振曲线时，当电流的幅度为最人值的时对应的两个频率z差即为通频带Bw（Bw=f2—11）oQ值可由测得的谐振曲线求1112=^,或Q=厶。可见品质因数Q越大，谐振特A69Bw性曲线越尖锐，电路的频率选择性就越好。RLC串联谐振回路电路原理图如图9-2所示。五、实验步!本实验使川信号源单元和谐振电路模块。1.熟悉串联谐振I川路的工作原理。接好电源线，将谐振电路模块插入信号系统实验平台插槽小，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2.将信号源单元产生的Vpp=3V的频率正弦波送入串联谐振回路的信号

6、输入点S-SINJN,连接跳线J201的1脚和2脚，用示波器观察输出点S-SYN.OUT的波形。3.保持输入信号的幅度不变，调节电位计OUT2Freq,改变输入信号的频率，用示波器观察S-SYN_OUT对应的输出波形，并用描点法绘出回路的谐振曲线，计算谐振电路的通频带。当输出波形幅度最大时，测量并记录对应的输入信号的频率，此频率即为串联谐振回路的谐振频率。4.将串联谐振回路的输入信号和输出信号分别接示波器的X轴和Y轴，观察输入信号相位与输出信号相位的李沙育图形，根据李沙育图形，判断谐振回路的谐振状态，记录谐振回路的谐振频率。

7、5.连接跳线J201的2脚和3脚，改变回路的电路参数，重复上述实验步骤。六、输入、输出点参考说明1.输入点参考说明S-SINJN：正弦波信号输入点。2.输出点参考说明S-SYN_OUT：正弦波经RLC串联谐振回路后信号输出点。七、实验思考题1.分析回路处于谐振状态下的电路特性，总结冋路处于谐振状态的判断方法。2.木实验中的串联谐振电路是以电阻两端的电压变化来反映回路的电流变化，能否以电容两端的电压变化来反映回路的电流变化关系，分析比鮫二者的区别。八、实验报告要求1.根据实验结果分析止弦交流电路中R、L、C元件的性能。2.根据

8、实验结杲分析RLC串联谐振回路屮总电压和总电流的相位关系。3.整理实验数据，计算谐振I叫路的q、Q、p、等电路参数。4.绘出串联谐振特性曲线，分析由于电路参数的变化对电路谐振特性的影响。5.绘出电路输出信号相位与输入信号相位关系的李沙冇图形，测最出谐振频率点。6.分析实验中理论计算值与测屋