电路实验教程 教学课件 作者 齐凤艳 第8章.ppt

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1、第8章网络的频率特性与谐振现象(1)了解一阶RC低通与高通滤波器的特点，掌握幅频特性与相频特性的测量方法。(2)掌握电容C在低通与高通网络中的不同作用。8.1一阶RC网络频率特性的测试1.实验目的由电阻R与电容C串联组成的一阶RC网络，如图8.1所示。其中图8.1a所示称为低通滤波器a）b）图8.1一阶RC网络2.实验原理简介一阶RC网络的网络函数为式中称为网络的固有角频率或自然角频率。(8.1)其幅频特性为其相频特性分别为图8.1b所示电路称为高通滤波器，其网络函数为幅频特性与相频特性分别为(8.2)由式(8.1)与式(8.2)可知，响应取自电容C两端电压时，电路具有低通特

2、性；而取自电阻R两端电压时，电路具有高通特性。对应的幅频特性与相频特性曲线如图8.2所示。a）b）c）d）图8.2一阶RC网络幅频与相频特性当网络函数的幅值│H(jw)│下降到最大值的=0.707时，所对应的角频率wC称为截止角频率，见图8.2a和c。对应wC处的相移分别为-45°和+45°，见图8.2b和d。一阶RC网络的截止角频率与固有角频率相等，即wC=w0或用频率表示fC=f0。对于低通滤波器，0~fC的频率为低通滤波器的通带；对于高通滤波器，fC~的频率为高通滤波器的通带。3.实验仪器设备及元件函数信号发生器1MHz1台双踪示波器20MHz1台双通道交流电压表1台交

3、直流电路实验(接线)箱1台电阻，电容若干4.预习要求(1)复习第5章5.2节有关幅频特性与相频特性的测量方法。复习附录F~附录H，熟悉信号源与毫伏表及示波器的使用方法。(2)求低、高通滤波器的fC值。5.实验内容根据预习要求(2)给定的元件参数，参考图8.1连接实验电路，信号源输出U1预置于1~3V之间。使用毫伏表和示波器测试一阶RC网络幅频与相频特性。将测量数据记入表8.1中。注意：在测量过程中应做到①要始终保持激励电压U1为恒定值。②在附近多取几个值。③f的取值范围应满足通带内U2接近U1，而阻带内U2接近0。表8.1一阶RC网络测量数据6.实验报告要求(1)整理实验数据

4、，将实验中测出的截止频率与预习中的计算值比较，计算其相对误差，分析误差产生的主要原因；(2)根据表8.1的数据，用半对数坐标纸绘制一阶RC网络的幅频特性及相频特性曲线。思考题(1)测试一阶RC网络各数据时，信号源输出幅值为什么要恒定？什么原因会导致测量过程中信号源输出幅值发生变化？(2)实验中如何测量网络的截止频率？8.2二阶RC网络频率特性的测试(1)了解与掌握网络函数与其频率特性的关系；(2)了解与掌握RC串并联网络与双T形网络的选频特性；(3)掌握幅频特性与相频特性的测试方法。1.实验目的由电阻R与电容C组成的二阶RC网络，其结构比起一阶RC网络来要复杂些。本实验研究两

5、种典型的二阶RC网络。(1)RC串并联网络。图8.3a所示为二阶RC串并联网络a)b)c)图8.3RC串并联网络及其幅频与相频特性2.实验原理简介其网络函数为（8.3）实验中通常取令式(8.3)可简化为幅频特性与相频特性分别为RC串并联网络的幅频特性曲线与相频特性曲线参见图8.3b和c。当角频率为固有角频率时，幅度取最大值1/3，而相移为0，因此RC串并联电路又称为选频网络。实验中可根据激励电压与响应电压在处同相位的关系来确定。(2)双T形网络。图8.4a所示RC电路称为双T形网络a)b)c)图8.4双T形网络及其幅频与相频特性其网络函数为代入式(8.4)整理后，其幅频特性与

6、相频特性分别为(8.4)双T形网络的幅频特性曲线如图8.4b所示，相频特性曲线如图8.4c所示。3.实验仪器设备及元件函数信号发生器1MHz1台双踪示波器20MHz1台双通道交流电压表1台交直流电路实验(接线)箱1台电阻若干电容若干4.预习要求(1)复习RC串并联理论知识，掌握网络函数表达式(8.2)中多项式系数与频率特性的关系；(2)图8.3所示RC串并联网络中R=2kW，C=0.01mF，计算网络的中心频率f0及上、下截止频率fC1、fC2。(3)图8.4所示双T形网络中，R=1kW，C=0.01mF，计算网络的中心频率f0及上、下截止频率fC1、fC2。5.实验内容(1

7、)根据预习要求(2)给定的元件参数，参考图8.3连接实验电路，信号源输出U1预置在1~3V之间。使用毫伏表测试RC串并联网络输出U2，使用双踪示波器测量周期T以及U2与U1相位的时间差t，将测试数据记入表8.2中。(2)根据预习要求(3)给定的元件参数，参考图8.4连接实验电路，信号源输出U1同内容(1)。使用毫伏表测试双T型网络输出U2，使用双踪示波器测量周期T以及U2与U1相位的时间差t。将测试数据记入表8.2中。表8.2二阶RC网络测试数据6.实验报告要求(1)整理实验数据，将实验中测出的各中心频