rlc串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告doc

1、rlc串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告篇一：RLC串聯(lián)諧振電路。實(shí)驗(yàn)報(bào)告二、RLC串聯(lián)諧振電路目的及要求：（1）設(shè)計(jì)電路（包括參數(shù)的選擇）（2）不斷改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的頻率，測(cè)量三個(gè)元件兩端的電壓，以驗(yàn)證幅頻特性（3）不斷改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的頻率，利用示波器觀察端口電壓與電流相位,以驗(yàn)證發(fā)生諧振時(shí)的頻率與電路參數(shù)的關(guān)系（4）用波特圖示儀觀察幅頻特性（5）得出結(jié)論進(jìn)行分析并寫(xiě)出仿真體會(huì)。二階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)（RLC串聯(lián)）可用二階微分方程描述的電路成為二階電路。此電路在輸入為零值時(shí)的響應(yīng)稱為零輸入相應(yīng)，在零值初始條件下的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。欠阻尼情況下的衰減系數(shù)?為：?R2L.其震蕩頻率?d為：?d?；RLC串聯(lián)諧

2、振電路條件是：電壓U與電流I同相1文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已整理，word版本可編輯.z?R?jX?R?j(?L?11?C);當(dāng)?L?C時(shí)，諧振頻率為f?f0?1;在電路參數(shù)不變的情況下，可調(diào)整信號(hào)源的頻率使電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振；在信號(hào)源頻率不變的情況下，改變L或C使電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振是。電路的頻率特性，電路的電流與外加電壓角頻率的關(guān)系稱為電流的幅頻特性。串聯(lián)諧振電路總阻抗Z=R，其值最小，如電源電壓不變，回路電流I=U/R，其值最大；改變信號(hào)源的頻率時(shí)，可得出電流與頻率的關(guān)系曲線；三.設(shè)計(jì)原理：一個(gè)優(yōu)質(zhì)電容器可以認(rèn)為是無(wú)損耗的(即不計(jì)其漏電阻)，而一個(gè)實(shí)際線圈通常具有不可忽略的電阻。把頻率可變的正弦交流

3、電壓加至電容器和線圈相串聯(lián)的電路上。若R、L、C和U的大小不變，阻抗角和電流將隨著信號(hào)電壓頻率的改變而改變，這種關(guān)系稱之為頻率特性。當(dāng)信號(hào)頻率為f=f0?現(xiàn)象，且電路具有以下特性：（1）電路呈純電阻性，所以電路阻抗具有最小值。（2）I=I。=U/R即電路中的電流最大，因而電路消耗的功率最大。同時(shí)線圈磁場(chǎng)和電容電時(shí)，即出現(xiàn)諧振廠之間具有最大的能量互換。工程上把諧振時(shí)線圈的感抗壓降與電源電壓之比稱之為線圈的品質(zhì)因數(shù)Q。四.RLC串聯(lián)諧振電路的設(shè)計(jì)電路圖：自選元器件及設(shè)定參數(shù)，通過(guò)仿真軟件觀察并確定RLC串聯(lián)諧振的頻率，通過(guò)改變信號(hào)發(fā)生器的頻率，當(dāng)電阻上的電壓達(dá)到最大值時(shí)的頻率就是諧振頻率。設(shè)計(jì)RL

4、C串聯(lián)電路圖如下圖：RLC串聯(lián)諧振電路當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)，XL?XC或？L?C1=2.2nF,L1=1mH,R1=510Q,根據(jù)公式f0?1?C（諧振條件）。其中，可以得出，當(dāng)該電路發(fā)生諧振時(shí)，頻率f0?70KHz。RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)，電路的阻抗最小，電流最大；電源電壓與電流同相；諧振時(shí)電感兩端電壓與電容兩端電壓大小相等，相位相反。五.用調(diào)節(jié)頻率法測(cè)量RLC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率f0在用Multisim仿真軟件連接的RLC串聯(lián)諧振電路，電容選用C1=2.2nF,電感選用L1=1mH,電阻選用R1=510Q。電源電壓us處接低頻正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，電阻電壓uR處接交流毫伏表。保持低頻正弦函數(shù)信號(hào)

5、發(fā)生器輸出電壓us不變，改變信號(hào)發(fā)生器的頻率（由小逐漸變大），觀察交流毫伏表的電壓值。當(dāng)電阻電壓uR的讀數(shù)達(dá)到最大值（即電流達(dá)到最大值）時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率值即為諧振頻率。將此時(shí)的諧振頻率記錄下來(lái)。表1諧振曲線的測(cè)量數(shù)據(jù)表R當(dāng)頻率為70KHz時(shí)：圖2f0?70KHz時(shí)的波形圖觀察波形，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓us和電阻電壓uR相位不同，此時(shí)電路呈現(xiàn)電感性。當(dāng)頻率f0?108kHz時(shí)：圖3f0?108kHz時(shí)波形圖觀察波形，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓us和電阻電壓uR同相位，可以得出，此時(shí)電路發(fā)生諧振，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)電路的正確，與之前得出的理論值相等。因此證明實(shí)驗(yàn)電路的連接是正確的。當(dāng)頻率為f0?150kHz時(shí)

6、：圖4f0?150kHz時(shí)波形圖觀察波形，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓us和電阻電壓uR相位不同，此時(shí)電路呈現(xiàn)出電容性。六.用波特圖示儀觀察幅頻特性。按下圖所示，將波特圖儀XBP1連接到電路圖中。雙擊波特圖儀圖標(biāo)打開(kāi)面板，面板上各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置如圖下圖所示。打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，在波特圖儀面板上出現(xiàn)輸出u0的幅頻特性，拖動(dòng)紅色指針，使之對(duì)應(yīng)在幅值最高點(diǎn)，此時(shí)在面板上顯示出諧振頻率f0?9.333KHz。圖5波特圖七.結(jié)論與體會(huì)：通過(guò)本次是我掌握好了RLC諧振電路的基本規(guī)律和它的調(diào)整方法，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量諧振頻率的方法有：調(diào)節(jié)頻率法、示波器法、電感電容法。本次實(shí)驗(yàn)選擇的是調(diào)節(jié)頻率法。本次實(shí)驗(yàn)用Multisim仿真軟件對(duì)

7、RLC串聯(lián)諧振電路進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)由了準(zhǔn)確的電路模型，也仿真由了正確的結(jié)果。并且得到了RLC串聯(lián)諧振電路有幾個(gè)主要特征：諧振時(shí)，電路為阻性，阻抗最小，電流最大?？稍陔娐分写胍浑娏鞅?，在改變電路參數(shù)的同時(shí)觀察電流的讀數(shù)，并記錄，測(cè)試電路發(fā)生諧振時(shí)電流是否為最大。一個(gè)正弦穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)其兩端的電壓和通過(guò)的電流同相位，則稱為電路發(fā)生諧振，此時(shí)的電路稱為諧振電路。實(shí)現(xiàn)諧振的基本方法是：角頻率？0（或頻率f0）不變，調(diào)節(jié)電感L值和電容C值電感L不變，調(diào)節(jié)角頻率？0（或頻率值和電感L值；諧振時(shí)，電源電壓與電流同相。這可以通過(guò)示波器觀察電源電壓和電阻負(fù)載兩端電壓的波形中否一樣的相而得到。f）值和電容C值電容C

8、不變，調(diào)節(jié)角頻率？0（或頻率f0）篇二：RLC串聯(lián)諧振電路電路的研究實(shí)驗(yàn)六RLC串聯(lián)諧振電路電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)測(cè)定RLC串聯(lián)電路諧振曲線的方法，加深對(duì)串聯(lián)諧振電路特性的理解。（2）學(xué)習(xí)對(duì)諧振頻率、通頻帶和品質(zhì)因數(shù)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理（1） RLC串聯(lián)電路（圖4-7-1）的阻抗是電源角頻率a的函數(shù)，即顯然，諧振頻率僅與元件L、C的數(shù)值有關(guān)，而與電阻R和激勵(lì)電源的角頻率3無(wú)關(guān)。當(dāng)330時(shí)，電路呈感性，阻抗角3（2）電路處于諧振狀態(tài)時(shí)的特性圖4-7-2圖4-7-3 由于回路總電抗XO=o0-1/cooC=0,因此，回路阻抗|Z0|為最小值，整個(gè)回路相當(dāng)于一個(gè)純電阻電路，激勵(lì)電源的電

9、壓與回路的響應(yīng)電流同相位。 由于感抗aoL容抗1/aoC相等，所以電感上的電壓UL'與電容上的電壓UC數(shù)值相等，相位相差180。電感上的電壓（或電容上的電壓）與激勵(lì)電壓之比稱為品質(zhì)因數(shù)Q,即：L和C為定值的條件下，Q值僅僅決定于回路電阻R的大小。在激勵(lì)電壓（有效值）不變的情況下，回路中的電流I=US/R為最大值。（3）串聯(lián)諧振電路的頻率特性回路的響應(yīng)電流與激勵(lì)電源的角頻率的關(guān)系稱為電流的幅頻特性（表明其關(guān)系的圖形為串聯(lián)諧振曲線），表達(dá)式為：當(dāng)電路的L和C保持不變時(shí)，改變R的大小，可以得由不同Q值時(shí)電流的幅頻特性曲線（如圖4-7-2）。顯然，Q值越高，曲線越尖銳。為了反映一般情況，通常研

10、究電流比I/IO與角頻率比3/3O之間的函數(shù)關(guān)系，即所謂通用幅頻特性。其表達(dá)式為這里，IO為諧振時(shí)的回路響應(yīng)電流。圖4-7-3畫(huà)由了不同Q值下的通用幅頻特性曲線，顯然，Q值越高，在一定的頻率偏移下，電流比下降得越厲害。幅頻特性曲線可以由計(jì)算得由，或用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。為了衡量諧振電路對(duì)不同頻率的選擇能力，定義通用幅頻特性中幅值下降至峰值的0.707倍時(shí)的頻率范圍（圖4-7-3）為相對(duì)通頻帶（以B表示），即B=32/3。-31/3。顯然，Q值越高，相對(duì)通頻帶越窄，電路的選擇性越好。激勵(lì)電壓和回路響應(yīng)電流的相角差3與激勵(lì)源角頻率3的關(guān)系稱為相頻特性，它可由公式：計(jì)算得由或由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。相角（）和3/3。

11、的關(guān)系稱為通用相頻特性，如圖4-7-4所示。諧振電路的幅頻特性和相頻特性是衡量電路特性的重要標(biāo)志。(4)串聯(lián)諧振電路中，電感電壓顯然，UL與UC都是激勵(lì)3源角頻率3的函數(shù)，UL(a)和UC(co)曲線如圖4-7-5所示。當(dāng)Q>0.707時(shí)，UC和UL才能由現(xiàn)峰值，并且UC的峰值由現(xiàn)在a=coCco。處。Q值越高，由現(xiàn)峰值處離3O越近。圖4-7-4圖4-7-5三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備(1)示波器1臺(tái)(2)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)(3)晶體管毫伏表1只(4)電感線圈1個(gè)(5)電容箱1只(6)電阻箱1只四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量RLC串聯(lián)電路響應(yīng)電流的幅頻特性曲線的UL(3)、UC(3)曲線實(shí)驗(yàn)電路如圖4-7-6所示。確

12、定元件R、L、C的數(shù)值之后，保持正弦信號(hào)發(fā)生器輸由電壓Us(有效值)不變，測(cè)量不同頻率時(shí)的URUL和UG為了取點(diǎn)合理，可先將頻率由低到高初測(cè)一次，注意找由諧振頻率f0以及由現(xiàn)UC最大值時(shí)的頻率fC和由現(xiàn)UL最大值時(shí)的fL。然后，根據(jù)曲線形狀選取頻率，進(jìn)行正式測(cè)量。記錄表格自擬O2、保持Us和L、C數(shù)值不變，改變電阻R的數(shù)值(即改變回路Q值)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。3、測(cè)量RLC串聯(lián)電路的相頻特性曲線。保持Us不變，用示波器測(cè)量不同頻率時(shí)Us與UR的相(本文來(lái)自：小草范文網(wǎng):rlc串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告)角差(測(cè)量方法參見(jiàn)第3章中“示波器及其測(cè)量方法”有關(guān)部分)。記錄表格自擬。4、選做實(shí)驗(yàn)將圖4-7-6中電容

13、換成另一值，測(cè)量其幅頻特性。圖4-7-6五、注意事項(xiàng)(1)每次改變信號(hào)電源的頻率后，注意調(diào)節(jié)輸由電壓(有效值)，使其保持為定值。(2)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)所選元件數(shù)值，從理論上計(jì)算由諧振頻率f0和不同Q值時(shí)的3。3C、3L等數(shù)值，以便和測(cè)量值加以比較。(3)在測(cè)量UL和UC時(shí)，注意信號(hào)源和測(cè)量?jī)x器(晶體管毫伏表或示波器等)公共地線的接。六、預(yù)習(xí)與思考題(1)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，是否有UR=Us和UC=UL若關(guān)系式不成立，試分析其原因。(2)可以用哪些實(shí)驗(yàn)方法判別電路處于諧振狀態(tài)？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪由不同Q值下的通用幅頻特性曲線、相頻特性曲線以及UL(3)、UC

14、(3)曲線，分別與理論計(jì)算值相比較，并作簡(jiǎn)略分析。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)RLC串聯(lián)諧振電路的主要特點(diǎn)。(3)回答思考題。篇三：RLC實(shí)驗(yàn)報(bào)告RLC串聯(lián)電路特性的研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告電阻、電容及電感是電路中的基本元件，由RCRL、RLC構(gòu)成的串聯(lián)電路具有不同的特性，包括暫態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、諧振特性.它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中都起著重要的作用。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .通過(guò)研究RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程，加深對(duì)電容充、放電規(guī)律，電感的電磁感應(yīng)特性及振蕩回路特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。2 .掌握RLC串聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性的測(cè)量方法。3.觀察RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程及其阻尼振蕩規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)儀器FB318型RLC電路實(shí)驗(yàn)儀，雙蹤示波器三、實(shí)

15、驗(yàn)原理1 .RLC串聯(lián)電路的穩(wěn)態(tài)特性如圖1所示的是RLC串聯(lián)電路，電路的總阻抗|Z|、電壓U、UR和i之間有如下關(guān)系：|Z|=,=arctan,i=式中：3為角頻率，可見(jiàn)以上參數(shù)均與3有關(guān)，它們與頻率的關(guān)系稱為頻響特性，詳見(jiàn)圖2阻抗特性幅頻特性相頻特性圖2RLC串聯(lián)電路的阻抗特性、幅頻特性和相頻特性由圖可知，在頻率f0處阻抗z值最小，且整個(gè)電路呈純電阻性，而電流i達(dá)到最大值，我們稱f0為RLC串聯(lián)電路的諧振頻率(30為諧振角頻率)；在竹片0f2的頻率范圍內(nèi)i值較大，我們稱為通頻帶。下面我們推導(dǎo)由f0(30)和另一個(gè)重要的參數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q。當(dāng)時(shí)，從公式基本知識(shí)可知：|Z|=R,=0,im=,3=3

16、0=,f=f0=這時(shí)的電感上的電壓：UL=imTZL|二U電容上的電壓：UC=imTZC|=UC或UL與U的比值稱為品質(zhì)因數(shù)Q?？梢宰C明:Q=f=,Q=2 .RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程在電路中，先將K打向“1”，待穩(wěn)定后再將K打向“2”，這稱為RLC串聯(lián)電路的放電過(guò)程，這時(shí)的電路方程為：LC+R-C+=0初始條件為t=0，=E，=0，這樣方程解一般按R值的大小可分為三種情況：(1) R式中：=,3=。(2) R>2時(shí)為過(guò)阻尼，UC=Esin()。式中：=,3=。(3) R=2時(shí)為臨界阻尼，UC=(1+)E-圖3為這三種情況下的UC變化曲線如果當(dāng)R2,則曲線1的振幅衰減很慢，能量的損耗較小。

17、能夠在L與C之間不斷交換，可近似為L(zhǎng)C電路的自由振蕩，這時(shí)3弋=30,30是R=0時(shí)LC回路的固有頻率。對(duì)于充電過(guò)程，與放電過(guò)程類(lèi)似，只是初始條件和最后平衡位置不同。圖3給由了充電時(shí)不同阻尼的UC變化曲線圖。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容FB318型RLC電路實(shí)驗(yàn)儀如圖4所示，由自己連接來(lái)完成RLC各電路的連接，從而來(lái)進(jìn)行相應(yīng)電路的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性的研究，從而掌握一階電路、二階電路的正弦波和階躍波的響應(yīng)過(guò)程，并理解積分電路、微分電路和整流電路的工作原理。圖4對(duì)RLC電路的穩(wěn)態(tài)特性的觀測(cè)采用正弦波。對(duì)RLC電路的暫態(tài)特性觀測(cè)可采用直流和方波信號(hào)，用方波作為測(cè)試信號(hào)可用普通示波器才能得到較好的觀測(cè)。RLC串聯(lián)電路的穩(wěn)

18、態(tài)特性自選合適的L值、C值和R值，用示波器的兩個(gè)通道測(cè)信號(hào)源電壓U和電阻電壓UR、，必須注意兩通道的公共線是相通的，接入電路中應(yīng)該在同一點(diǎn)上，否則會(huì)造成短路。（1）幅頻特性保持信號(hào)源電壓U不變（可取Up-p=5V），根據(jù)所選的L值、C值，估算諧振頻率，以選擇合適的正弦波頻率范圍。當(dāng)UR的電壓為最大時(shí)的頻率即為諧振頻率，記錄下不同頻率是的UR大小。（2）相頻特性用示波的雙通道觀測(cè)U的相位差，UR的相位與電路中電流的相位相同，觀測(cè)在不同頻率下的相位變化，記錄下某一頻率時(shí)的相位差值。1.RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)特性 1） 1）先選擇合適的L值、C值，根據(jù)選定參數(shù)，調(diào)節(jié)R值大小。觀測(cè)三種阻尼振蕩的波形。如果欠阻尼時(shí)振蕩