Transcript 实验七RLC串联谐振电路

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电子电工实验中心实验
实验考试
一、考试内容：
1、电路板调整占50分(含正确使用各种仪器，元
器件安装正确与否和识别)
2、数据测量占50分
二、考试要求：（ AP09041-46考试前，抽签决定单、双号考试电路）
1、电路板元器件连接正确。现场必须用导线连接、
测量。要求连接合理，接错线，每接错一项扣5分。
损坏元器件、电路板扣25分。
2、正确使用各种测量仪器。现场检查考核，每用
错一次（项）扣5分，使用光标测量扣25分。
三、考试时间：100-150分钟
四、注意：
1、利用空余时间熟悉考试电路
2、准备好实验报告纸和所需用具（计算器和尺）
实验七 RLC串联谐振电路(指p99、辅p30)
要点：
1、加深对电路频率特性的理解。
2、学会分析谐振电路的特点
3、串联电路中不同参数电路的谐振特性，
实用中常采用通用幅频特性，研究电流比I∕I0
与角频率比ω∕ω0之间 的函数关系
1、在“RLC”串联的非线性正弦交流电路中阻抗、感抗、容抗
都是电源角频率ω的函数
输入正弦波
频率为 “ω”
函
数
发
生
器
当电阻Rb电压U达到
最大值时其输出频率为谐
振ω0或称f0
I
L
R0
U
C
Rb
示波器
或
交流毫伏表
Uc
UL
电容特性
UL
Uc
当UL=UC时的
频率ω0为谐振
频率
应测此处频率
0
ωC ωω0
0
ωL
ω
当ωL-1∕ωC=0时，电路处于电压谐振，谐振角
频率为ω0=1∕
或谐振频率为:
LC
f0 
1
2 LC
谐振时电路的电流达最大值：I0=US∕R
RLC串联谐振电路的规律
。
1、输入频率“ω” =谐振频率 “ω0” 呈阻性
2、输入频率 “ω”﹤谐振频率 “ω0” 呈容性
3、输入频率“ω” ﹥谐振频率 “ω0” 呈感性
谐振电路的质量通常用品质因数Q表示。
当Q值越高时，曲线越尖锐，靠近谐振频率电流
越大，偏离时电流下降越快。串联谐振电路具有选择
最接近于谐振频率附近电流的性能，称为选择性。
谐振时电感上的电压（或电容上的电压）与电源电
压之比称为电路的品质因数Q，即 ：
Q=UL∕US=UC∕US=1∕ω0CR=
L /R
C
电感上的电压UL与电容的电压UC数值相等，相位差为1800。
2、串联电路中，电流与角频率的关系称电流的幅频特性
I   
US
1 

R 2   L 

C 

2

US
  0 

R 1  Q 2 

 0  
2
显然，在L、C和US一定情况下，不同的R值将得到不同的Q值。
I
函
数
发
生
器
I
L
R0
U
不同的阻值将得
到不同的Q值
Us为常数
Q1
C
Rb
Q2
Q3
示波器
或
交流毫伏表
ω
0
不同Q值时的电流幅频率性
3、 串联电路中不同参数电路的谐振特性，实用中常采用通用幅
频特性，研究电流比I∕I0与角频率比ω∕ω0之间 的函数关系
高Q值的谐振电路选择性好，它有利于我们从多
种频率的信号中选择出所需要的频率信号，而抑制
其它不需要的信号。但实际上信号中有用的成分不
是单一频率的，而是占有一定的频带宽度。
但是电路的Q值过高，曲线过于尖锐，势必使部
分应该传送的信号频率成分被抑制，引起严重失真。
为了定量地衡量电路对不同频率的选择能力，
通常工程上把曲线上I/I0≥1/ 2=0.707所对应的频率
范围定义为电路的通频带。
频带宽度
BW= ω0 (η2-η1 )= ω0 /Q
I/ I 0
函
数
发
生
器
共振频率“ω0”或“f0”
I
L
1.0
R0
0.8
U
C
Rb
0.707
0.6
0.4
0.2
示波器
或
交流毫伏表
0
在0.707处测出
不同Q值时的频带
宽度BW
频
带
宽
η1 1
Q=0. 5
Q=1
Q=10
η2
通用谐振曲线
ω
η（ ω ∕ω 0 ）
1、给定电路中电阻“Rb” 值的情况下，保持信号
发生器的输出电压为定值，改变函数发生器“N”个输
出频率，测出相应URb 、 UL 、UC的最大值。按所得
数据计算I0、I、I/ I0 、XC、XL及X值，作出相应的XC、
XL、X、UL 、UC幅频特性曲线及通用谐振曲线。
Uc
电容特性
函
数
发
生
器
UL
I
L
电感特性
R0
U
UL
C
Rb
示波器
或
交流毫伏表
Uc
当UL=UC时
的频率ω0为
谐振频率
应测此处频率
0
ωC ωω
0 0
ωL
ω
RLC 串联电路的Uc(ω) 及UL(ω) 曲线
US=
, R b=
,C=
ωC
f(Hz)
URb (v)
UL (v)
UC (v)
, L=
ω0
, RL=
ωL
2、改变电路中电阻 “Rb”值，测出“N”个不同输入
频率时ùRb的值。（1）不同的Rb值，作出通用谐振曲
线。（2）谐振频率与理论计算值比较。（3）不同Rb
值的通用谐振曲线求取Q值，并与理论计算值比较。
I
函
数
发
生
器
I
L
R0
U
不同的阻值将得
到不同的Q值
Us为常数
Q1
C
Rb
Q2
Q3
示波器
或
交流毫伏表
ω
0
不同Q值时的电流幅频率性
Rb US =
, C=
, L=
ω0
f(Hz)
URb (v)
f(Hz)
URb (v)
f(Hz)
URb (v)
, RL=
Q
3、改变电路中电容“C”值大小，测定电路的
共振频率“ω0”或“f0” ，并与理论计算值比较。
共振频率“ω0”或“f0”
I/ I 0
函
数
发
生
器
I
L
1.0
R0
0.8
U
C
Rb
0.707
0.6
0.4
0.2
示波器
或
交流毫伏表
0
在0.707处测
出不同Q值时
的频带宽度BW
频
带
宽
η1 1
Q=0. 5
Q=1
Q=10
η2
通用谐振曲线
ω
η（ ω ∕ω 0 ）
Q C US=
, Rb =
, L=
, RL=
ω0
0.5
f(Hz)
URb(v)
1
f(Hz)
URb (v)
10
f(Hz)
URb (v)
BW
注意事项：
1、实验时，对于不同的频率，应保持信号发生器
的输出电压恒定不变。
2、电感器的内阻“RL”应测量作出记录并计算。
3、输入电压U=√VR2+(VL-VC)2
4、组成RLC电路要分别测出其值并计算有关参数
5、要掌握各类公式的含义。 用公式计算出电流
“I”并用I/I0及ω/ω0绘制特性。
6、内容(2)测出不同数据后分别计算出其“Q”值
；内容(3)在0.707处测出不同“Q”值时的频带宽度
BW。
7、自制数据表格，谐振频率“ω0” 或“f0”在数据
实验七 RLC串联谐振电路实验板电路
+
4.7MH
+
2.2MH
US
0.1uf
-
1uf
2.2uf
10uf
470
谢 谢！