觀測RC串聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性

1、觀測RC串聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性觀測RLC吊聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性周鵬,遼宇石油化工大學(xué)教育實(shí)驗(yàn)學(xué)院0902,摘要:分別通過實(shí)驗(yàn)手段記錄RC和RL及RLC串聯(lián)電路電幅值和相位隨頻率變 化的規(guī)律曲線路的電壓幅值和相位隨頻率變化的規(guī)律曲線觀察電路的幅頻特性和相頻 特性并求得RLC電路的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)。關(guān)鍵詞:RLC串聯(lián)電路幅頻特性相頻特性O(shè)bservation 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引言電容元件在交流電路中的阻抗會隨電源頻率的改變而變化的。將正弦交流電壓 加到電阻，電容組成的電路中式，各元件上的電壓及行為會隨之改

4、變，這被稱為電路的穩(wěn)態(tài)特性。在RLC 電路中，在一定條件下，能量會在電容和電感元件中產(chǎn)生交變，即諧振現(xiàn)象。諧振現(xiàn)象是交流電路中個很重要 的物理現(xiàn)象，它在電子技術(shù)，電磁測量等方面有廣泛應(yīng)用，利用的諧振現(xiàn)象可測量電器元件參數(shù)，或反過來確定 電源效率，改善電路的品質(zhì)因數(shù)。本文試圖從實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)并分析出RLC串聯(lián)電路幅值和相位隨頻率變化的規(guī)律曲 線。1實(shí)驗(yàn)原理1. 1 RC和RL及RLC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性當(dāng)在RC和RL及RLC串聯(lián)電路中加上交變電源，并不斷改變電源頻率時，電路 的端口電壓U和電阻U兩端電壓也隨之發(fā)生規(guī)律性改變。1) RC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性電路連接如下圖所示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，隨頻率的增加，I,增加，減小。當(dāng)很小時，,0源電壓主要降落在電容上，反之，電壓主要將在電阻上。利用幅頻特性 可構(gòu)成不同的濾波電路，把不同頻率分開。111, RC,當(dāng)時，此時叫做截止圓頻率，它是相頻特性曲線的重要參,，RC 數(shù)。2) RL串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性電路連接如下圖：RUi=Isin(t+) w 4> I, 2+ 1, 2R, , L-, u(t)=UsintUIR,R

6、,UIL ,LL, arctan, RI可見RL電路的幅頻特性與電路相反，當(dāng)頻率增大時，減小，則增大。當(dāng)很UU,RL,LL, 0小時，；反之。當(dāng)時，稱為截止圓頻率，它是相頻特性,，1,2RR曲線的重要參數(shù)3) RLC $聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性在左圖的電路中，電路的總阻抗|Z|,電壓U、U、和i之間有以下關(guān)系：R122|Z|,R, (, L,),CCUi,L122,R, (L, )u(t),CRl, L, C, arctan R其中3為角頻率，可見以上參數(shù)均與3有關(guān)，它們與頻率的關(guān)系稱為幅頻特 性。2實(shí)驗(yàn)方法和特點(diǎn)2. 1實(shí)驗(yàn)電路及儀器根據(jù)以上分析，我們利用雙蹤示波器，低頻功率信號源，十進(jìn)制電位器(1

7、00Q, 200Q),電容(0. 1UF),電感(lmH),九孔插件方板，短接橋和連接導(dǎo)線，設(shè)計了上述 的RC和RL及RLC串聯(lián)電路。2. 2實(shí)驗(yàn)測量方法及要求對于RLC吊聯(lián)電路我們可以通過雙蹤示波器測得不同頻率時的U, UR的峰峰 值，周期T及兩波時間差,t所對應(yīng)格的個數(shù)'(T)與N(),由于電阻兩端的電壓和電流的相位相同，可通 過分析波形圖，從而得到,t2,NT,U, , R,f電壓比和相位差;測定后做出和曲線。Af,A,UuUT,根據(jù)我校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件，選取電阻，電容，電感以及頻率范圍時，應(yīng)保證截 止頻率和諧振頻率在ffOO0-20KHZ,電源電壓在0-5V之間，否則會造成數(shù)值有

8、較大誤差。2. 3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析,F, 1 RC 串聯(lián)電路數(shù)據(jù)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 理論值(1.000)0(°)實(shí)驗(yàn)值 0. 000 fc (kHz)O. 000 10. 000 20. 000 30. 000 (1. 500)Rc串聯(lián)電路的幅頻特性2 RL 串聯(lián)電路數(shù)據(jù)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結(jié)束語通過自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題解決問題，