实验RC频率特性和RLC谐振综合实验.doc

实验五RC频率特性和RLC谐振综合实验
一、实验目的
1、研究RC串、并联电路及RC双Ｔ电路的频率特性。
2、学会用交流毫伏表和示波器测定RC网络的幅频特性和相频特性。
3、熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。
4、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。
5、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。
图5-1
二、实验原理
1、RC串并联电路频率特性
图5-1所示RC串、并联电路的频率特性：
图5-2
其中幅频特性为：
相频特性为：
幅频特性和相频特性曲线如图5-2所示，幅频特性呈带通特性。
当角频率时，，
uO与uI同相，即电路发生谐振，谐振频率。
也就是说，当信号频率为f0时，RC串、并联电路的输出电压ｕO与输入电压uI同相，其大小是输入电压的三分之一，这一特性称为RC串、并联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。
测量频率特性用‘逐点描绘法’，图5-3表明用交流毫伏表和双踪示波器测量RC网络频率特性的测试图。
测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC网络输入电压）UI恒定，改变频率f，用交流毫伏表监视UI，并测量对应的RC网络输出电压UO，计算出它们的比值A＝UO／UI，然后逐点描绘出幅频特性；
图5-3
图5-4
测量相频特性：保持信号源输出电压（即RC网络输入电压）UI恒定，改变频率f，用交流毫伏表监视UI，用双踪示波器观察uO与uI波形，如图5-4所示，若两个波形的延时为Δt，周期为T，则它们的相位差，然后逐点描绘出相频特性。
2、RC双T网络频率特性
用同样方法可以测量RC双T电路的幅频特性，RC双Ｔ电路见图5-5，其幅频特性具有带阻特性，如图5-6所示。
图5-6
图5-5
3、RLC串联谐振电路
图5-7
图5-8
在图5-7所示的R、L、C串联电路中，电路复阻抗，当时，Z
＝R ，与同相，电路发生串联谐振，谐振角频率，谐振频率。
图5-9
在图5-7电路中，若为激励信号，为响应信号，其幅频特性曲线如图5-8所示，在f＝f０时，A＝1，UR＝U ，f≠f０时，UR＜U ，呈带通特性。A＝，即UR＝ 所对应的两个频率ｆL和ｆｈ为下限频率和上限频率，fH－fL为通频带。通频带的宽窄与电阻R有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图5-9所示。
电路发生串联谐振时，UR＝U，UL＝UC＝QU，Q称为品质因数，与电路的参数R、L、C有关。Ｑ值越大，幅频特性曲线越尖锐，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。
在本实验中，用交流毫伏表测量不同频率下的电压U、UR、UL、UC，绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线，并根据计算出通频带，根据或计算出品质因数,
三、实验设备
1、信号源（含频率计）
2、交流毫伏表
3、双踪示波器
4、NEEL—11B 电工原理（一）、MEEL-03 电工原理（三）模块板。
四、实验内容
1、测量RC串、并联电路的幅频特性
实验电路如图5-3所示，其中，RC网络的参数选择为：R＝2kΩ，C＝，信号源输出正弦波电压作为电路的输入电压u