实验八RLC串联谐振电路的研究

,*,电路基础实验,实验八,RLC串联谐振电路的研究,实验目的,一,实验原理,二,1,、学习用实验方法绘制,R,、,L,、,C,串联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（电路,Q,值）的物理意义及其测定方法。,1,、在图,12-1,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,U,O,作为响应，当输入电压,Ui,的幅值维持不变时，在不同频率的信号激励下，测出,U0,之值，然后以,f,为横坐标，以,U,0,/U,i,为纵坐标（因,U,i,不变，故也可直接以,U,0,为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图,12-2,所示。,实验原理,二,在,RLC,串联电路中，当电源电压与电路中的电流同相时，即为谐振。,1,、,2,、,3,、,4,、,Q,值越大，通频带宽度越小，选择性越强。,f,I,/,I,0,1,0,.,707,f,1,Q,Q,f,1,f,0,f,2,f,2,实验原理,二,实验原理,二,图,12-1 R、L、C串联电路,图,12-2,谐振曲线,=,实验原理,二,2,、在ff0 处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时X,L,Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压U,i,为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压U,i,同相位。从理论上讲，此时U,i,U,R,U,0,，U,L,U,c,QU,i,，式中的Q称为电路的品质因数。,实验原理,二,3,、电路品质因数,Q,值的两种测量方法,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；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度,f,f,2,f,1,，再根据 求出,Q,值。式中,f0,为谐振频率，,f,2,和,f,1,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。,Q,值越大，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。,实验设备及元器件,三,实验内容,四,1、,按图12-3组成测量电路。先选用C,1,、R,1,。用交流毫伏表测电压，用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压U,i,=4V,P-P,，并保持不变。,1,、低频信号发生器,2,、交流毫伏表,3,、双踪示波器,4,、频率计,5,、谐振电路实验电路板,实验内容,四,图,12-3,串联谐振电路测量原理图,实验内容,四,2、,找出电路的谐振频率,f,0,，其方法是，将毫伏表接在R,1,(200)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,U,0,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,f,0,，并测量U,C,与U,L,之值（注意及时更换毫伏表的量限）。,实验内容,四,3,、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U,0,，U,L,，U,C,之值，将数据记入表12-1中。,f,(KHz),U,0,(V),U,L,(V),U,C,(V),U,i,=4V,P-P,C,=0.01F,R,1,=200,f,o,=,f,2,f,1,=,Q,=,表,12-1,实验内容,四,4,、将电阻改为R2，重复步骤2，3的测量过程，将数据记入表12-2中。,f,(KHz),U,0,(V),U,L,(V),U,C,(V),U,i,=4V,P-P,C,=0.01F,R,1,=200,f,o,=,f,2,f,1,=,Q,=,表,12-2,5,、,选,C2,，重复,2,4,。（自制表格）,1,、,测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在4VP-P。,实验注意事项,五,2,、测量,U,c,和,U,L,数值前，应将毫伏表的量限改大，而且在测量,U,L,与,U,C,时毫伏表的“”端应接,C,与,L,的公共点，其接地端应分别触及,L,和,C,的近地端,N,2,和,N,1,。,3,、实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表测量，则效果更佳。,1,、根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。,2,、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中R的数值是否影响谐振频率值？,3,、如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？,4,、电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号源给出3V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测UL和UC，应该选择用多大的量限？,5,、要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？,6,、本实验在谐振时，对应的UL与UC是否相等？如有差异，原因何在？,实验预习思考题,六,1,、根据测量数据，绘出不同,Q,值时三条幅频特性曲线，即：,U,0,f,，,U,L,f,，,U,C,f,。,2,、计算出通频带与,Q,值，说明不同,R,值时对电路通频带与品质因数的影响。,3,、对两种不同的测,Q,值的方法进行比较，分析误差原因。,4,、谐振时，比较输出电压,U0,与输入电压,Ui,是否相等？试分析原因。,5,、通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。,实验报告要求,七,实验九：RC选频网络特性测试,