上海交通大学本科学位课程 电路实验 电路的频率特性.pdf

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1、电路的频率特性实验目的实验原理实验仪器实验步骤实验报告要求实验现象实验结果分析实验相关知识实验标准报告实验目的1.测定无源线性电路的幅频特性。2.理解和掌握低通、高通、带通和带阻网络的特性。3.应用计算机仿真,加深电路的频域特性理解。实验原理电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时,其正弦稳态响应的性质,一般用电路的网络函数H(jω)表示。当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时,又称为电压传输特性。即:U̇2Hj(ω)=U̇11.低通电路简单的RC滤波电路如图5.13.1所示。当输入为U̇1,输出为U̇时,构成的是低通滤波电路

2、。因为2U̇1U̇U̇=1×=121jCω1+jRCωR+jCω所以U̇12Hj(ω)===Hj(ω)∠ϕω()U̇1+jRCω11Hj(ω)=21+(ωRC)Hj(ω)R10.707U̇CU̇12ωω00图5.13.1低通滤波电路图5.13.2低通电路幅频特性其中:1Hj(ω)=21+(ωRC)Hj(ω)是的幅频特性。低通电路的幅频特性如图115.13.2所示。在ω=时,Hj(ω)==0.707,RC2U即2=0.707。通常地U降低到0.707U时的角频率21U1ω称为截止频率,记为ω02.高通电路图5.13.3是高通滤波RC电路

3、。因为图5.13.3高通滤波电路U̇jRCωU̇=1×R=×U̇21⎛1⎞1+jRCω⎜R+⎟⎝jCω⎠所以:U̇jRCω2Hj(ω)===Hj(ω)∠ϕω()U̇1+jRC1其中:是传输特性中H(jω)中的幅频特性。电1路的截止角频率:ω=0RCHj(ω)C10.707U̇RU̇120ωω0图5.13.3高通滤波电路 图5.13.4高能电路的幅频特性高通电路的幅频特性如图5.13.4所示当ω≪ω0,即低频时,Hj(ω)=ωRC≪1当ω≫ω0,即高频时,Hj(ω)=13.带通电路图5.13.5所示的带通滤波RC电路,它由高通电路和低通

4、电路两部分组成,如这两个电路的截止频率分别是ω1和ω2,并且ω2≫ω1,则它的传输特性如图5.13.6所示。11ω1=ω2=RC11RC22Hj(ω)CR121U̇RCU̇11220.707ωωω012图5.13.5 带通滤波RC电路图5.13.6带通电路的幅频特性4.双T电桥带阻电路CCZ1RRU̇U̇U̇U̇Z2Z321R212C2图5.13.7双T桥带阻双口电路图5.13.8等效π型双口电路图5.13.7所示的双T桥带阻电路可等效成图5.13.8所示的π型电路。其中2R(1+jRCω)Z=121−(ωRC)1⎛1⎞Z=⎜R+⎟Z

5、=Z2322⎝jCω⎠所以电路输函数:̇2U2(jω)Z31−(ωRC)Hj(ω)====Hj(ω)∠ϕω()U̇(jω)Z+Z⎡−ωRC2⎤+jRCω1131()4⎣⎦幅频特性为:2⎛ω⎞1−⎜⎟Hj(ω)ω⎝0⎠Hj(ω)=222⎡⎛ω⎞⎤⎛ω⎞⎢1−⎜⎟⎥+⎜4⎟⎢⎣⎝ω0⎠⎥⎦⎝ω0⎠ω0ω01截止角频率:ω0=RC图5.13.9双T桥电路幅频特性它的传输特性如图5.13.9所示。实验仪器�函数发生器1台�晶体管毫伏表1台�可调电阻箱2只�可调电容箱2只�RC电路实验板1块函数发生器晶体管毫伏表可调电阻箱可调电容箱RC电路实验

6、板实验步骤1.测量低通滤波电路的幅频特性。按图5.13.1接线,图中R=8kΩ,C=0.01μF,输入信号为正弦信号,输入信号的电压为1V(有效值)。测量输电压及截止频率,将数据填入表5.13.1内。表5.13.1低通电路幅频特性数据表fof/Hz501001301502003005008001kU/VORCU̇1CU̇2U̇U̇R21图5.13.1低通滤波电路图5.13.3高通滤波RC电路2.测量高通滤波电路的幅频特性,按图5.13.2接线,图中R=4kΩ,C=0.1μF,输入信号为正弦信号,输入信号的电压为1V(有效值)。测量输电

7、压及截止频率,将数据填入表5.13.2内。表5.13.2高通电路幅频特性数据表格fof/Hz5001k1.5k1.8k2k3k5k10k15kU/VO3.测量带通滤波电路的幅频特性,按图5.13.5接线,图中R1=8kΩ,R2=4kΩ,C1=0.01μF,C2=0.1μF,输入信号为正弦信号,输入信号的电压为1V(有效值)。测量输电压及上限截止频率和下限截止频率,将数据填入表5.13.3内。表5.13.3带通双口电路幅频特性数据表格f1f/Hz1050100150200300800U/VOf2f/Hz1k2k3k4k6k10k15kU

8、/VOCR12U̇RCU̇1122图5.13.5 带通滤波RC电路4.测量双T桥的幅频电路的幅频电路。按图5.13.7接线,图中R=1kΩ,C=0.1μF,输入信号为正弦信号,输入信号的电压为1V(有效值),测量输电压及

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