实验八RLC串联谐振电路的研究.ppt

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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,亦称谐振曲线,如图12-2所示

2、。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

3、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

4、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=

5、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

6、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

7、,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。实验报告要求七实验九:RC选频网络特性测试

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