电路实验 电路频率特性的研究.doc

东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称： 电路与数字逻辑设计实践 第3次实验实验名称： 电路频率特性的研究 院 （系）： 专 业： 姓 名： 学 号： 实 验 室: 105 实验组别： 同组人员： 实验时间：2010年12月14日 评定成绩： 审阅教师： 电路频率特性的研究一、 实验目的1. 掌握低通、带通电路的频率特性；2. 应用Multisim软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数；3. 应用Multisim软件中的波特仪测试电路的频率特性。二、 实验原理1. 网络频率特性的定义1) 网络函数正弦稳态情况下，网络的响应相量与激励相量之比。2) 一个完整的网络频率特性应包括幅频特性、相频特性两个方面。3) 截止频率输出电压降到输入电压的0.707时的频率(f0)；通频带输出电压从最大降到0.707倍间的频率区间（Bw:02f0）2. 网络频率特性曲线1) 一阶RC低通a) 幅频特性b) 相频特性 c) 截止频率：2) 二阶RLC带通a) 谐振频率（），此时有电路如下图特性：b) 品质因数；（L、C一定时，改变R值就能影响电路的选频特性，R越小，Q越大，选频特性越好）；c) 幅频特性和相频特性，如下图 d) 由上图得，通频带3) 二阶RLC低通 a) 谐振频率b) 幅频特性和相频特性如下图所示： c)3. 测量方法对特征频率点极其上下百倍频程范围内选取频率点进行测量，包括对及的测量，并根据测得的数据作出幅频特性曲线及相频特性曲线。三、 实验内容1 测试一阶RC低通电路的频率特性1) 建立电路2) 测试电路的截止频率(1) 幅频特性和相频特性的观察幅频特性曲线 相频特性曲线(2) 测试截止频率由上图得，=144.678kHz,对应相位角为45度。理论值为截止频率测量误差为相位差测量误差为0，可见测量值与理论值十分接近。(3) 测试0.01f0,0.1f0,0.5f0,5f0,10f0,100f0点所对应的和的值数据记录如下：频率0.01f00.1f00.5f0f05f010f0100f0Log(f/f0)-2-1-0.300.7120.999950.9950.8940.7070.1960.09950.00998-0.572-5.705-26.566-44.582-78.689-84.288-89.427依据以上数据，借助matlab软件画出幅频特性曲线和相频特性曲线如下：分析：可见与理论走势大致相同，但是由于采样点比较少，故曲线比较粗糙，不够平滑。2 测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数A. R=501) 建立电路2) 测试电路的谐振频率(1) 幅频特性和相频特性的观察幅频特性曲线 相频特性曲线(2) 测试谐振频率及上下限截止频率f1，f2。由上图得，=33.885kHz。理论值为谐振频率测量误差为下限上限 (3) 测量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0,f下,f0,f上,5f0,10f0,100f0,1000f0点所对应的和的值数据记录如下：频率0.001f00.01f00.1f00.5f0f下F0F上5f010f0100f01000f0Log(f/f0)-3-2-1-0.3-0.0500.050.71230.02360.1540.70710.7070.04890.0237089.98789.86688.64581.1345.00-0.032-44.94-87.20-88.64-89.865-89.987根据以上数据，借助matlab软件作出幅频特性曲线和相频特性曲线如下图：B. R=2001) 建立电路2) 测试电路的谐振频率(1) 幅频特性和相频特性的观察幅频特性曲线 相频特性曲线(2) 测试谐振频率及上下限截止频率f1，f2。由上图得，=33.885kHz。谐振频率测量误差为下限上限 (3) 测量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0,f下,f0,f上,5f0,10f0,100f0,1000f0点所对应的和的值数据记录如下：频率0.001f00.01f00.1f00.5f0f下F0F上5f010f0100f01000f0Log(f/f0)-3-2-1-0.3-0.0500.050.712300.09420.5290.70710.7070.19210.0945089.94689.46384.59558.0445.000.17-44.93-78.93-84.53-89.462-89.946根据以上数据，借助matlab软件作出幅频特性曲线和相频特性曲线如下图：C. R=50与R=200比较 借助matlab软件将阻值R=50与R=200的幅频特性曲线及相频特性曲线在一幅图上显示，以便于比较分析：i. 相频特性曲线比较分析比较：a) 从上图可以看出，不论阻值为多大，当频率为谐振频率时，相位差为0，即此时电路呈阻性；频率很大（或很小）时，电路中的电感（或电容）起主导作用，使得相位差为-90度（或90度）。b) 介于上述特征点之间的频率，50欧姆的电路的相位差较大。原因如下图所示，jwX为电感电容的等效阻抗，当频率及L、C一定时，jwX为定值，此时，电阻值越大，对应的阻抗角越小（a1a2），那么相位差越小。 ii. 幅频特性曲线的比较分析比较：a) 两条曲线的最高点均在频率为谐振频率时取得，即谐振频率与电阻无关，只与电感电容值有关。b) 50欧姆的曲线较窄，50欧姆和200欧姆对应电路的通频带分别为49.989kHz,199.91kHz，品质因数分别为4.257,1.0645，可见，当电感电容确定后，电阻越小，品质因数越大，通频带越窄，选通性能越好。3 测试二阶RLC低通电路的频率特性和品质因数1) 建立电路2) 测试电路的谐振频率(1) 幅频特性和相频特性的观察幅频特性曲线 相频特性曲线(2) 测试谐振频率。由上图得由上图得，=33.932kHz理论值为谐振频率及品质因数误差均为 (3) 测量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0 ,f0 ,5f0,10f0,100f0点所对应的和的值数据记录如下：频率0.001f00.01f00.1f00.5f0f05f010f0100f0Log(f/f0)-3-2-1-0.300.71211.0000891.00901.2732.1320.0450.01010-0.027-0.269-2.713-17.37-90-174.42-177.29-179.73根据以上数据，借助matlab软件作出幅频特性曲线和相频特性曲线如下图：品质因数为品质因数理论值为品质因数误差为，可见误差非常小，模拟很准确。四、思考题1 电路中输入信号源起什么作用？改变信号源的参数对测试结果有无影响？答： 电路中信号源起一个激励的作用，通过给予电路一个持续的激励，测出