电路分析实训教程教学配套课件张恩沛4-20谐振电路.pdf

普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 第20章 谐振电路 第20章 谐振电路 1.实训目的 1.实训目的 通过仿真实训，加深对谐振电路的理解，了解串联 谐振与并联谐振的特点，了解电路品质因数的物理意 义，初步掌握串联谐振与并联谐振电路的仿真实验研究 方法。 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 2.实训内容 2.实训内容 1）串联谐振电路的仿真实验研究（技能性仿真实训）。 2）并联谐振电路的仿真实验研究（设计性仿真实训）。 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 20.1 串联谐振电路的仿真实验研究 串联谐振电路的仿真实验研究 20.1.1 实训目的 1） 加深对串联谐振电路的理解 2）了解串联谐振的特点和电路参数变化对谐振的 影响。 3）初步掌握串联谐振电路的仿真实验研究方法。 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 20.1.2 实训原理 谐振电路是由电阻、电感和电容元件组成，通常分为串 联谐振和并联谐振两种方式。 在RLC串联电路中，当电源频率变化时，电路中的感 抗、容抗都随之发生变化，电路中的电流也随着频率的变化 而变化。当电流I与电源Us同相时，电路产生谐振。 电路谐振时，容抗和感抗相等，电路为纯阻性，且阻抗 模最小。激励全部加到电阻上，电阻上的电压达到最大值。 可见，谐振频率取决于电路参数L及C，调节L、C或改变 信号频率，都可以使电路发生谐振。 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 20.1.3 实训指导 1）打开工作界面，创建RLC串联谐振电路。 2）从基本元件库中选取电阻、电容和电感元件并设定 参数，从仪表库中选取波特图仪和双踪示波器，从指示器 件库中选用电压表和电流表。 3）进行仿真实验，注意观察串联谐振的幅频和相频特 性波形。 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 20.1.4 实训内容与步骤 1.用示波器和波特图仪测试 电路如图20-1所示。电路参数：交流电源V1 ＝ 1V/1KHZ/0Deg ，C1 ＝270nF，R1 ＝470 Ω，L1 ＝91mH 。 图20-1 RLC 串联谐振仿真实验电路 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 波形观察 双踪示波器用来观察谐振电路的电流和电压的波形相 位，波特图仪则用来测量电路的幅频和相频特性曲线。 从仿真实验中可以看到：当电路发生谐振时，电路呈 现纯阻性，外加电压与谐振电流同相位，其波形如图20-2 所示。 图20-2 串联谐振的电流、电压波形 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 幅频与相频观察 观察幅频特性和相频特性曲线使用波特图仪，方法是：打 开波特图仪面板，运行仿真开关，测试幅频特性，单击 Magnitude按钮；测试相频特性，单击Phase按钮；参数均按照 面板给出的数值进行设置，如图20-3和图20-4所示。 图20-3 串联谐振的幅频特性曲线 图20-4 串联谐振的相频特性曲线 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 2.采样AC分析功能 电路如图20-5 所示。电路参数：交流电源 V1 ＝ 1V/1KHZ/0Deg ，C1 ＝270nF，R1 ＝470 Ω，L1 ＝91mH 。 图20-5 串联谐振仿真实验电路 普通高等教育“十一五” 国家级规划教材 操作步骤 1 ）单击Option/Preferences命令。打开Preferences对话 框，在Circuit选项卡中，选中Show node names项，电路自 动生成节点。 2 ）启动AC Analyses命令，在AC Analyses对话框中设 定两项：Vertical Scale 为Liner ；Output