实验5 RC频率特性和RLC谐振综合实验

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1、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

2、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＝U

3、O／UI6，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5-53、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6时

4、，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＝0.707，即UR＝0.707U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

5、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＝0.22μF，

6、信号源输出正弦波电压作为电路的输入电压ui，调节信号源输出电压幅值，使Ui＝2V。改变信号源正弦波输出电压的频率f（由频率计读得），并保持Ui=2V不变（用交流毫伏表监视），测量输出电压，（可先测量时的频率fo，然后再在fo左右选几个频率点，测量），将数据记入表5-1中。在图5-3的RC网络中，选取另一组参数：R＝200Ω，C＝2.2μF，重复上述测量，将数据记入表5-1中。6表5-1幅频特性数据R=2kWC=0.22mFf(Hz)UO(V)R=200WC=2.2mFf(Hz)UO(V)2、测量RC串、并

7、联电路的相频特性实验电路如图5-3所示，按实验原理中测量相频特性的说明，实验步骤同实验1，将实验数据记入表5-2中。表5-2相频特性数据R=2kWC=0.22mFf(Hz)T(ms)(ms)jR=200WC=2.2mFf(Hz)T(ms)(ms)j3、测定RC双Ｔ电路的幅频特性实验电路如图5-3所示，其中RC网络按图4-5连接，实验步骤同实验1，将实验数据记入自拟的数据表格中。图5-104、按图5-10组成监视、测量电路，用交流毫伏表测电压，用示波器监视信号源输出，令其输出幅值等于1V，并保持不变。找出

8、电路的谐振频率f０，其方法是，将毫伏表接在R（51Ω）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）。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UＯ，UＬ，UＣ之值，记入数据表5-4。6表5-4RLC串联谐振数据表（R=51Ω）f(kHz)U