串联谐振电路.doc

串联谐振电路学号： 姓名：. 成绩：一 实验原理及思路RLC串联电路如图，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。（图1）该电路的阻抗是电源角频率的函数Z=R+j（L-1/C）当L-1/C=0时，电路中的电流和激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率0=1/，谐振频率f0=谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率无关，当0时，电路呈容性，阻抗角0时，电路呈感性，阻抗角0。1、 电路处于谐振状态的特性：（1） 回路阻抗Z0=R,|Z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。（2） 回路电流I0的数值最大，I0=Us/R（3） 电阻的电压UR=Us（4） 电感上的电压UL与电容上的电压Uc数值相等，相位相差180。UL=Uc=QUs2、 电路的品质因数Q和通频带B电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q,即Q= UL(0)/ Us= Uc (0)/Us=0L/R=1/R（L/C） 定义回路电流下降到峰值的0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率见的频率范围为通频带。B=f0/Q3、 谐振曲线电路中电压与电流随频率变化的特性成频率特性，他们随频率变化的曲线称为频率特性曲线，也成谐振曲线。二 实验内容及结果1、 Multisim仿真（1） 创建电路：从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图所示（2） 分别用Multisim软件测量串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB宽带，谐振电路图如下：当R=100时f0=7.393KHz，B=f1-f2=9.221KHz-5.844KHz=3.377KHz，Q1= f0/B=2.189（3） 当电阻R=1K时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，观察R对Q的影响f0=7.295KHz，B=35.826KHz-1.508KHz=34.318 KHz，Q2=0.212比较分析两品质因数，可以得到：随着电阻R的增大，品质因数Q随着减小。（4） 利用谐振的特点设计选频网络，在串联谐振电路（R=100 L=4.7mH C=100nF）上输入频率为3.5KHz、占空比为30、脉冲幅度为5V的方波电压信号，用Multisim软件测试谐振电路输入信号和输出信号（电阻上电压）的频谱，绘图并观察频谱的变化。输入电压信号频谱输出电压信号频谱2、 测量元件值，计算电路谐振频率和品质因数的理论值。当R=100时，f0=7.341KHz，Q1=2.1678当R=1000时，f0=7.341KHz，Q2=0.21673、 在电路板上根据图1焊接电路，信号电压有效值设置为1V。4、 用两种不同的方法测量电路的f0=8.3KHz值。5、 测试电路板（交流电压表）上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB宽带。观测下图曲线：当R=100时B= f1-f2=9.0-5.5=3.5，f0=8.3KHz，Q1=2.3716、 随频率变化，测量电阻电压的值，记录数据。7、 改变电阻阻值，重复6。RLC电路响应的谐振曲线的测量（R=100欧）频率f（KHz）0.51.02.04.06.08.010.012.014.0电压UR（mV）28.664.2134.9341.5758.2916.2575.3407.6316.0电压UL（mV）4.717.781.0404.613601863204514711294电压UC（mV）100010221063134220281789976523341通过OriginPro 软件进行绘图:R=100的电路板串联电路谐振曲线RLC电路响应的谐振曲线的测量（R=1000欧）频率f（KHz）0.51.02.04.06.08.010.012.014.0电压UR（mV）302531843970990992983957936电压UL（mV）4.61643123184245280316392电压UC（mV）94986064137524818314