观测RC串联电路的幅频特性和相频特性

1、观测RC串联电路的幅频特性和相频特性观测RLC吊联电路的幅频特性和相频特性周鹏,辽宇石油化工大学教育实验学院0902,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Observation RLC series circuit of amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics ChengZhigang(Liaonin

2、g university education experimental college 0902)Abstract: through the experiment method respectively record RC andRL and RLC series circuit electricity amplitude and phase on frequency and change rules curve road voltage amplitude and phase on frequency and change rules curve, observation of the ci

3、rcuit amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and get RLC circuit resonant frequency and quality factorKeywords: RLC series circuit, amplitude frequency characteristics, phase frequency characteristics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

4、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。1实验原理1. 1 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RUIR, i=IsintwR+

5、 1U, CC , Cu(t)=Usin(t+) o 4)UUU, , RC,cosicl>tj 9 9 , cmuc,、2,cosUiRRCUt,八,Rcmuc, 2,1, arctan, CR，有以上公式可知，随频率的增加，I,增加，减小。当很小时，,0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。111, RC,当时，此时叫做截止圆频率，它是相频特性曲线的重要参,，RC 数。2) RL串联电路的稳态特性电路连接如下图：RUi=Isin(t+) w 4> I, 2+ 1, 2R, , L-, u(t)=UsintUIR,R

6、,UIL ,LL, arctan, RI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UU,RL,LL, 0小时，；反之。当时，称为截止圆频率，它是相频特性,，1,2RR曲线的重要参数3) RLC $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、U、和i之间有以下关系：R122|Z|,R, (, L,),CCUi,L122,R, (L, )u(t),CRl, L, C, arctan R其中3为角频率，可见以上参数均与3有关，它们与频率的关系称为幅频特 性。2实验方法和特点2. 1实验电路及仪器根据以上分析，我们利用双踪示波器，低频功率信号源，十进制电位器(1

7、00Q, 200Q),电容(0. 1UF),电感(lmH),九孔插件方板，短接桥和连接导线，设计了上述 的RC和RL及RLC串联电路。2. 2实验测量方法及要求对于RLC吊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,t所对应格的个数'(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,t2,NT,U, , R,f电压比和相位差;测定后做出和曲线。Af,A,UuUT,根据我校的实验设备条件，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ffOO0-20KHZ,电源电压在0-5V之间，否则会造成数值有

8、较大误差。2. 3实验数据和结果分析,F, 1 RC 串联电路数据如下:R二 100 , C=0.1, =7. 965kHZ f03 c 12. 359 18. 648 24. 907 31. 196 37. 479 62. 204 75. 166 100. 255 150. 595 175. 665f c (kHz) 1.967 2. 968 3. 964 4. 965 5. 965 9. 900 11.963 15. 956 23. 96827. 958Au 0. 237 0. 327 0. 417 0. 517 0. 563 0. 787 0. 828 0. 877 0. 927 0.

9、9440(°) 1.346 1. 113 1. 047 0. 931 0. 869 0. 661 0. 563 0.503 0.314 0. 2771.000 0. 000 fc (kHz) 0. 000 10. 000 20. 000 30. 000 0. 8000. 600 (0. 500)AuO. 400 0(°)0. 200 理论值(1.000)0(°)实验值 0. 000 fc (kHz)O. 000 10. 000 20. 000 30. 000 (1. 500)Rc串联电路的幅频特性2 RL 串联电路数据如下:R二47, ,L=1, =7. 484k

10、HZ mHfOf c (kHz) 1.486 2. 486 3. 486 5. 486 7. 489 9. 492 12. 484 20. 489 24. 48528. 483 Au 0. 714 0. 640 0. 510 0. 469 0. 347 0. 292 0. 191 0. 149 0. 109 0. 0670(°) 0. 403 0. 546 0. 598 0. 593 0. 564 0.515 0. 468 0. 331 0. 262 0. 306-All耳址去0. 700 0. 600 0. 500 0. 400 0. 300 0(°) 0. 200 0. 100 0. 000 0. 000 10. 00020. 000 30. 000结束语通过自己设计实验方案，在实验中发现问题解决问题，