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1、实验十串联谐振电路第1页，共18页，编辑于2022年，星期五一、实验目的一、实验目的1、测量、测量RLC串联谐振电路幅频特性。串联谐振电路幅频特性。2、加深理解谐振电路品质因数、加深理解谐振电路品质因数Q的含义。的含义。第2页，共18页，编辑于2022年，星期五第3页，共18页，编辑于2022年，星期五SUING DDS 函数信号发生器函数信号发生器第4页，共18页，编辑于2022年，星期五1.Shift键选择键外面板上功能。键选择键外面板上功能。2.配合旋钮，选择要调节某一位配合旋钮，选择要调节某一位数字闪动数字闪动。3.数字键输入后，按触发确定。数字键输入后，按触发确定。4.不要选择不要选
2、择AMFMSWEEP信号输出。信号输出。5.仪器状态不能复位，则关机重开。仪器状态不能复位，则关机重开。细调手轮细调手轮移动数位移动数位选择上档功能选择上档功能第5页，共18页，编辑于2022年，星期五二、实验原理二、实验原理1、网络的频率特性、网络的频率特性在正弦激励下在正弦激励下,线性网络的网络函数等于响应向量与激励向线性网络的网络函数等于响应向量与激励向量之比量之比,它通常是一个复数，用它通常是一个复数，用H(jw)表示表示10.707fcf0f0网络的频率特性曲线fc第6页，共18页，编辑于2022年，星期五网络的频率特性网络的频率特性 H(f)是它的模是它的模 H(f)等于输出电压和
3、输入电压的有效值之比，它随频率的变化关系称等于输出电压和输入电压的有效值之比，它随频率的变化关系称为网络的幅频特性；为网络的幅频特性；(f)是网络的幅角，它等于输出电压与输入电压之间的相位差，它是网络的幅角，它等于输出电压与输入电压之间的相位差，它随频率变化的关系称为网络的随频率变化的关系称为网络的“相频特性相频特性”。幅频特性和相频特性常用曲线表示，称为网。幅频特性和相频特性常用曲线表示，称为网络的频率特性曲线如图所示；它可直观地表明网络的传输特性。我们通常讲络的频率特性曲线如图所示；它可直观地表明网络的传输特性。我们通常讲“网络的频率网络的频率特性特性”时，多指电压传输函数随频率变化的特性
4、。时，多指电压传输函数随频率变化的特性。第7页，共18页，编辑于2022年，星期五2、幅频特性的测量、幅频特性的测量（1）点测法）点测法网络幅频特性的测量方法有点测法和扫频法。网络幅频特性的测量方法有点测法和扫频法。第8页，共18页，编辑于2022年，星期五 H(f)f（网络的幅频特性（网络的幅频特性）方法：在被测网络的频率内选择若干个频率点，依次测量各频率点所对应的输入电压方法：在被测网络的频率内选择若干个频率点，依次测量各频率点所对应的输入电压 U1和输出电压和输出电压U2的幅度，再根据的幅度，再根据H()=U2U1的计算结果即可在坐标的计算结果即可在坐标纸上画出网络函数的幅频特性曲线。纸
5、上画出网络函数的幅频特性曲线。U2f（输出电压的幅频特性）（输出电压的幅频特性）方法同上，所不同的是：在测试过程中，改变输入电压的频率（信号源频率）时，必须注意监测和保证方法同上，所不同的是：在测试过程中，改变输入电压的频率（信号源频率）时，必须注意监测和保证U1的幅度保持不变，再根据的幅度保持不变，再根据这些测量值即可画出这些测量值即可画出U2f的幅频特性曲线。的幅频特性曲线。第9页，共18页，编辑于2022年，星期五扫频法扫频法第10页，共18页，编辑于2022年，星期五3、相频特性的测量、相频特性的测量方法有多种：方法有多种：1、直接用相位计测量；、直接用相位计测量；2、用示波器通过李沙
6、育图形测量；、用示波器通过李沙育图形测量；3、双踪示波器用双踪法测量；、双踪示波器用双踪法测量；4、电表法测量。、电表法测量。相频特性的测量方法与测量相位差的方法相同，只要测出在不同频率时输出电压相频特性的测量方法与测量相位差的方法相同，只要测出在不同频率时输出电压与输入电压之间的相位差，根据测量结果就可以绘出相频特性曲线。与输入电压之间的相位差，根据测量结果就可以绘出相频特性曲线。相位差的测量：相位差的测量：第11页，共18页，编辑于2022年，星期五示波器双踪法测相位差示波器双踪法测相位差将输入电压将输入电压U1（电源电压）和输出电压（电源电压）和输出电压U2分别加到双踪示波器的分别加到双
7、踪示波器的Y1和和Y2两个输入端，调节示波器使在荧光屏上显示稳定的波两个输入端，调节示波器使在荧光屏上显示稳定的波形，并使二波形的基线与荧光屏的同一横轴重合，如图所示；然后读出波形一周期所占横轴长度，设为形，并使二波形的基线与荧光屏的同一横轴重合，如图所示；然后读出波形一周期所占横轴长度，设为LT（mm），），再读出再读出波形过零点的间隔波形过零点的间隔L（mm），则相位差），则相位差第12页，共18页，编辑于2022年，星期五4、RLC串联电路幅频特性串联电路幅频特性（1）谐振条件）谐振条件 当当XL=XC时电路谐振时电路谐振.(2)电路串联谐振的特点电路串联谐振的特点:阻抗最小阻抗最小.Z
8、=R.(输入端电压最小输入端电压最小)电流最大电流最大.I0=U/R.(UR上电压最大上电压最大)i(相位相位)=0.(电压电压.电流同相位电流同相位,相位差为零相位差为零)Ux最小最小.(理论上等于理论上等于0,实际电路上有电阻实际电路上有电阻,非理想元件非理想元件 Ux最小最小)谐振频率谐振频率:电路谐振后电路谐振后,L和和C上电压大小相等上电压大小相等,方向相反方向相反,其代数和其代数和UL+UC=0即即:UL0=UC0=QU Q(测测)=UL0/U=UC0/U 任意特点即可测出实际电路的谐振频率任意特点即可测出实际电路的谐振频率f0的值的值.Q：回路品质因数，一般情况下：回路品质因数，
9、一般情况下Q1根据谐振的特点根据谐振的特点,改变信号源频率改变信号源频率f,调出谐振频率调出谐振频率,使电路谐振使电路谐振,然后根据以上然后根据以上Q测量值和计算值不同测量值和计算值不同第13页，共18页，编辑于2022年，星期五RLC串联谐振电路串联谐振电路R=0 和和 R=20欧姆测两次欧姆测两次第14页，共18页，编辑于2022年，星期五（3）UCf曲线和ULf曲线10UCf曲线和曲线和ULf曲线曲线因此我们可使用点测法测量输出因此我们可使用点测法测量输出电压幅频特性的方法测量其频率电压幅频特性的方法测量其频率特性。特性。当保持信号电压当保持信号电压U不变而改变信号不变而改变信号频率时，
10、频率时，L、C上电压随频率改变上电压随频率改变。要求信号源是恒压源，所以在测量过要求信号源是恒压源，所以在测量过程中，每次改变频率都要监测电路输程中，每次改变频率都要监测电路输入端电压恒定不变。最后根据测量结入端电压恒定不变。最后根据测量结果在坐标纸上画出其特性曲线。果在坐标纸上画出其特性曲线。（L、C上电压随频率变化的关系）上电压随频率变化的关系）本实验只做本实验只做Ucf曲线曲线第15页，共18页，编辑于2022年，星期五三、实验内容三、实验内容1、测量谐振频率、测量谐振频率f0。（。（R分别为分别为0 和和20 20）2、测量品质因数、测量品质因数Q值。（值。（R分别为分别为0 和和20
11、 20）Q0=UC/U=?Q20=UC/U=?3、测量谐振曲线：、测量谐振曲线：UC f（R分别为分别为0 和和20 20）信号频率范围信号频率范围:2KHZ:2KHZ 12.00KHZ KHZ U=1.0VU=1.0V保持不变（必须保证）保持不变（必须保证）取频率方法取频率方法:2K:2K 5K(1KK(1K进位进位)5K)5K 8K(0.2KK(0.2K进位进位)8K-12K(1K)8K-12K(1K进位进位)数据记录表格见表数据记录表格见表:必须测出谐振点的必须测出谐振点的UC值值第16页，共18页，编辑于2022年，星期五报告单要求报告单要求实验考核：实验考核：RLC串连谐振电路串连谐
12、振电路实验考核实验考核:RLC串联谐振电路串联谐振电路班级班级 姓名姓名 学号学号班级班级 姓名姓名 学号学号数据处理数据处理数据处理数据处理实验日期实验日期实验日期实验日期绘图绘图:绘图绘图:1.报告单精简在一张坐标纸上报告单精简在一张坐标纸上2.现场完成现场完成,做完交卷做完交卷.Q0=UC/U=?Q20=UC/U=?Q0=UC/U=?Q20=UC/U=?标注标注标注标注第17页，共18页，编辑于2022年，星期五四、回答问题四、回答问题(不作)（1 1）谐振时，电阻）谐振时，电阻R R两端电压为什么与电源电压不相两端电压为什么与电源电压不相等？电容两端的电压是否等于电感两端的电压？等？电容两端的电压是否等于电感两端的电压？（2 2）为什么做串联谐振电路实验时，在谐振频率附）为什么做串联谐振电路实验时，在谐振频率附近信号源输出电压显著下降？近信号源输出电压显著下降？（3 3）用一只标准电容器，应用谐振原理，设计测量未知）用一只标准电容器，应用谐振原理，设计测量未知电感的方案。电感的方案。第18页，共18页，编辑于2022年，星期五