电工电子综合实验1 RLC串联谐振.docVIP

RLC串联电路的幅频特性和相频特性 摘要: 分别通过实验手段记录RC和RL及RLC串联电路电幅值和相位随频率变化的规律曲线路的电压幅值和相位随频率变化的规律曲线，观察电路的幅频特性和相频特性，并求得RLC电路的谐振频率和品质因数。 关键词：RLC串联电路，幅频特性，相频特性 ，谐振频率 ，品质因数 目 次 实验原理与仿真………………………………………………………3 实验方法及特点………………………………………………………１２ 数据处理与图表……………………………………………………１２ 实验总结……………………………………………………………１５ 参考文献……………………………………………………………………１５ 引言 电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化的。将正弦交流电压加到电阻，电容组成的电路中式，各元件上的电压及行为会随之改变，这被称为电路的稳态特性。在RLC电路中，在一定条件下，能量会在电容和电感元件中产生交变，即谐振现象。谐振现象是交流电路中个很重要的物理现象，它在电子技术，电磁测量等方面有广泛应用，利用的谐振现象可测量电器元件参数，或反过来确定电源效率，改善电路的品质因数。本文试图从实验中检验并分析出RLC串联电路幅值和相位随频率变化的规律曲线。 实验原理与仿真 RC和RL及RLC串联电路的稳态特性 当在RC和RL及RLC串联电路中加上交变电源，并不断改变电源频率时，电路的端口电压U和电阻U两端电压也随之发生规律性改变。 1 、RC串联电路的稳态特性 电路连接如下图所示 有以上公式可知，随频率的增加，I, 增加，减小。当很小时，，电源电压主要降落在电容上，反之，，电压主要将在电阻上。利用幅频特性可构成不同的滤波电路，把不同频率分开。 当时，此时叫做截止圆频率，它是相频特性曲线的重要参数。 RL串联电路的稳态特性 电路连接如下图： 可见RL电路的幅频特性与电路相反，当频率增大时，，减小，则增大。当很小时，；反之。当时，，称为截止圆频率，它是相频特性曲线的重要参数 RLC串联电路的稳态特性 在左图的电路中，电路的总阻抗|Z|，电压U、UR、和i之间有以下关系： 　　　　　 其中ω为角频率,可见以上参数均与ω有关,它们与频率的关系称为幅频特性。 由上实验图参数，L=400mh, C=0.4pF， 而w=1/2*3.14 计算得谐振频率为0.398kH 由改变电源频率，可以测得Ｕｃ　Ｕｌ　随频率的变化曲线，可在实验中测得 由示波器显示，电容电感依次充放电，交替进行 由波特仪显示，在达到谐振点时，有幅度最小值，此时呈现电阻性 由相频曲线得知，存在一跳跃点，是感性和容性的分界点，此分界点所在频率出带到谐振 实验方法与特点 实验电路及仪器 根据以上分析，利用双踪示波器，低频功率信号源，十进制电位器（100Ω，200Ω），电容（0.1μF），电感（1mH），仿真设计了上述的RC和RL及RLC串联电路。 实验测量方法及要求 对于RLC串联电路我们可以 通过双踪示波器测得不同频率时的U,UR的峰峰值，周期T及两波时间差所对应格的个数N(T)与N(),，由于电阻两端的电压和电流的相位相同，可通过分析波形图，从而得到电压比和相位差；测定后做出和曲线。 根据实验设备条件，选取电阻，电容，电感以及频率范围时，应保证截止频率和谐振频率在0-20KHZ,电源电压在0-5V之间，否则会造成数值有较大误差。 实验数据和图表 1 RC串联电路数据如下: R=100 ,C=0.1,=7.965kHZ ωc 12.359 18.648 24.907 31.196 37.479 62.204 75.166 100.255 150.595 175.665 fc(kHz) 1.967 2.968 3.964 4.965 5.96