实验七RLC串联谐振电路.pptx

实验七、实验七、RLCRLC串联谐振电路串联谐振电路深圳大学自动化教学实验中心2012年6月16日1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）、通频带的物理意义及其测定方法；2学习用实验方法绘制R、L、C串联电路不同Q值下的幅频特性曲线；3熟练使用信号源、频率计和交流毫伏表。一、实验目的一、实验目的1、在图1（a）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U0作为响应，当输入电压Ui维持不变时，在不同信号频率的激励下，测出U0之值，然后以f为横坐标，以U0/Ui为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图1（b）所示。二、实验原理二、实验原理2 2、电路谐振的条件、电路谐振的条件由电阻R、电感L和电容C串联组成的一端口网络如图1所示，该网络的等效复阻抗是电源频率的函数。根据谐振的定义，当发生谐振时，其端口电压与端口电流同相位。满足此条件的复阻抗的虚部应该为零，即亦即得到谐振角频率为，有即3 3、谐振电路的特性、谐振电路的特性电路达到谐振时，XLXc，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 UiURUO，ULUcQUi，有式中的Q 称为电路的品质因数。在电路的L、C和信号源Us不变的情况下，不同的R值将得到不同的Q值，如图2所示，Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。4 4、品质因数、品质因数Q的测量方法的测量方法A、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。B、另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度ff2f1，再根据 求出Q值。式中fo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。在一个含L或C或既有L又有C的电路中，由于C及L上电压与电流不同相，那么，这个电路两端的电压与电路中的电流一般来说是不同相的，但是，有一个特殊的频率，当外加电压的频率等于这个频率时，这个电路中的电流与电压同相，这个频率就是这个RLC电路的谐振频率。5 5 5 5、RLCRLCRLCRLC串联电路的谐振频率的意义串联电路的谐振频率的意义串联电路的谐振频率的意义串联电路的谐振频率的意义6 6 6 6、品质因数、品质因数、品质因数、品质因数Q Q Q Q的意义的意义的意义的意义1按图组成监视、测量电路（L为9mH，C为0.22uF），用示波器监视信号源输出的正弦信号并测电压值，令其输出有效值等于1V，并保持不变。R分别取51欧和100欧进行测量。三、实验内容三、实验内容2找出电路的谐振频率f。其方法是，将示波器的CH2接在R（51）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（电阻R两端的电压）的读数为最大（输入电压与R上的电压没有相位差）时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f。三、实验内容三、实验内容CH1CH2+三、实验内容三、实验内容CH1观测输入源信号CH2观测R上的电压信号，注意探笔的地要与信号源的接在一起谐振时两信号同相位三、实验内容三、实验内容信号源所输出的信号频率选择波形为正弦波CH1观测输入源信号三、实验内容三、实验内容此该应该与信号源的地端相连，并将探笔的接地端相此相接CH2观测R上的电压信号注意电阻值的选择三、实验内容三、实验内容R上的电压频率与信号源的频率相等此值为谐振时电阻上的电压有效值CH1为信号源信号；CH2为电阻两端电压；谐振时两信号同相位CH1和CH2上的耦合方式都选择为“交流”三、实验内容三、实验内容f(kHz)UO(V)f0=,Q=,fL=,fH=,fH fL=,UL(V)=,UC(V)=,三、实验内容三、实验内容CH2测量C两端的电压用Measure功能测量电压有效值在测量UL以及UC时，CH1不可再与信号源相接，即不再测量信号源三、实验内容三、实验内容CH2测量C两端的电压三、实验内容三、实验内容CH2测量L两端的电压不论是CH1还是CH2，探笔上都应该选择为1X4A、改变电阻值（R为100），重复上述测量过程；B、在测得谐振点以后，在谐振点两侧，按频率递增或递减200Hz，依次各取8个测量点（即在谐振频率左右各取8个频率点进行测量），逐点测出U（即R上电压的有效值Vrms）之值，记入数据表格。C、画出U0随f变化的变化曲线，分别计算理论的f0和Q，用实测值与理论值相比较，并且在测量Q时，分别用测频带的方法，以及测谐振时C与L上电压有效值的方法得到Q的测量值。D、R变大后，对比U0随f变化的变化曲线的变化，以及f0和Q的变化，三、实验内容三、实验内容f(kHz)UO(V)f0=,Q=,fL=,fH=,fH fL=,UL(V)=,UC(V)=,