实验二rlc串联谐振电路的研究

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1、实验二RLC串联谐振电路的研究一、实验目的1.学＞」用实验方法测试RLC串联谐振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，掌握电路品质因数的物理意义及其测定方法。二、实验仪器序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器NW1613C12双踪示波器EW650213交流毫伏表SH217214电路原理实验箱KHDL-31实验电路中的电感L=30mH三、实验原理1.RLC中联谐振电路的幅频特点在图7-1所示的RLC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。取电路电流I作为响应，当输入电压Ui维持不变时，在不同信号频率的

2、激励T,测出电阻R两端电压U。之值，W'JI=U0/R,然后以f为横坐标，以I为纵坐标，绘出光泔曲线，此即为幅频特性，亦称为电流谐振曲线，如图7-2所示。图7-1RLC串联谐振电路1.RLC串联谐振电路的相频特性RLC串联电路中，电路的阻抗角为(p=arctan(X/R产arctan[(o)L-a)cd)/R]，相频特性曲线如阁7-3所示。阁中当f

3、振频率为f=f()=l/[2tt(LC)1/2]o此时电阻呈纯限性，电路阻抗的模为最小，在输入电压LA为定值时，电路屮的电流I达到最大值，且与输入电压Ui同相位，从理论上讲,jhtHtUi=URo=U0,ULo=Uco=QUi，式中的Q称为电路的品质因数，其理论计算公式为:R(O^RC(1)Q的两种测定方法方法一：公式法。根据公式0=1；1()/1^=110)/1^测定，其中Uo)与UCo分别为谐振吋电容器C和电感线圈L上的电压。方法二：测量法。通过测量谐振曲线的通频带宽度Af=fh—fb再根据Q=fo/(fh-fl)求出Q值。式中fo为谐振频率，fh和fl是失谐时幅度下降到最

4、大值的+(约坤.707)倍时的上、下频率点错误！未指定书签。错误！未指定书签(2)实验表明，在恨压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定图7-4Q值对谐振曲线的影响如W7-4所示，Q值越大，串联谐振曲线的形状愈尖，通频带愈窄，电路的选择性愈好。!1!实验内容及实验步骤1.方法一：公式法测Q值(1)按图7-5电路接线，取C=2200pF，R=510Q,调节信号源输出电压为IV正弦信号，并在整个实验过程中保持不变。(2)找出电路的谐振频率fQ，其方法是：输入端Ui接函数信号发生器，交流毫伏表跨接在电附R叫端，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U

5、。的读数为最大时，从函数信号发生器的显示屏上读得频率值即为电路的谐振频率fo,数据记入表格7-1中。(1)测量Uu)、UcoZ值。在测量Uio和Uo)数值前，改换毫伏表的量程，再把毫伏表的“+”端接到电容C与电感L的公共点，其接地端分别触及L和C的近地端％和N2，读出Uu)与Uco的值，数据记入表格7-1屮。(2)利用公式QzLko/U^Uco/Ui,计算出电路的品质因数。(3)切换电阻R=2.2kQ,重复以上步骤，数据记入表格7-1中。1.方法二：测量法测Q值U,RN交流毫伏表图7-5RLC串联谐振实验电路(1)按图7-5接好实验电路，电容C取2200pF,电阻R取510Q,

6、输入信号Ui取IV的正弦信号(实验中保持不变)。(2)按方法一的步骤②找出电路的谐振频率fo,并同吋记下此吋对应的输出电压幅度最大值UR0,数据记入表格7-2中。(3)在谐振频率附近调节信号源的输出频率，使输出电压Uo的值恰为UR0的倍，记下此时的两个频率即为上限频率fh和下限频率fl,数据记入表格7-2中。(4)在谐振点两侧分别逐点测出不同频率下Uo的值，记入表格7-3屮，并绘出幅频特性曲线。(5)切换电阻R=2.2kQ,重复以上步骤，数据记入表格7-2及7-3中。2.取电容C=68OOpF，重复方法一及方法二屮的步骤，数据表格自拟五、数据记录及处理表格7-1公式法测Q值数据

7、项0^--^测量值计算值电容C=2200pF电阻R=510Q谐振频率fo(kHz)UR0(V)Ulo(v)Uco(v)Q=电阻R=2200Qfo(kHz)Uro(V)Ulo(V)Uco(V)Q=表格7-2测量法测Q值据项测量值计算值电容C=2200pF电阻R=510Qfo(kHz)Uro(v)Uro/20*5(v)fL(kHz)fn(kHz)Q=fo/(fh-fL)电阻R=2.2kQfo(kHz)Uro(V)Uro/20*5(V)fL(kHz)fH(kHz)Q=fo/(fh-fL)表格7-3