串聯(lián)諧振電路實驗報告

1、實驗三：串聯(lián)諧振電路一、實驗目的：加深對串聯(lián)諧振電路條件及特性的理解。掌握諧振頻率的測量方法。理解電路品質因數(shù)及通頻帶的物理意義和其測定方法。測定RLC串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。二、實驗原理：-、RLC串聯(lián)電路如圖所示，改變電路參數(shù)L、C或電源頻率時，都可能使電路發(fā)生諧振。該電路的阻抗是電源角頻率3的函數(shù)：Z=R+j(sL-l/sC)當3L-1/3C=0時，電路中的電流與激勵電壓同相，電路處于諧振狀態(tài)。諧振角頻率30=1/LC，諧振頻率f0=1/2nLC。諧振頻率僅與原件L、C的數(shù)值有關，而與電阻R和激勵電源的角頻率3無關，當330時，電路呈感性，阻抗角0。1、電路處于諧振狀態(tài)時的特性。、回

2、路阻抗Z0=R,IZ0I為最小值，整個回路相當于一個純電阻電路。、回路電流I0的數(shù)值最大，I0=US/R。、電阻上的電壓UR的數(shù)值最大，UR=US。、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，UL=UC=QUS。2、電路的品質因數(shù)Q和通頻帶B。電路發(fā)生諧振時，電感上的電壓(或電容上的電壓)與激勵電壓之比稱為電路的品質因數(shù)Q，即：Q=UL(30)/US=UC(30)/US=30L/R=1/R*L/C回路電流下降到峰值的0.707時所對應的頻率為截止頻率，介于兩截止頻率間的頻率范圍為通頻帶，即：B=f0/Q2、諧振曲線。電路中電壓與電流隨頻率變化的特性稱頻率特性，它們隨頻率變化的

3、曲線稱頻率特性曲線，也稱諧振曲線。在US、R、L、C固定的條件下，有I=US/R2+(L-1/C)2Ur=RI=RUs/R2+(L-1/C)2UC=I/3C=US/3cR2+(L-1/C)2%=3LI=3LU$/R2+（L-1/C）2改變電源角頻率3，可得到響應電壓隨電源角頻率3變化的諧振曲線，回路電流與電阻電壓成正比。從圖中可以看到，Ur的最大值在諧振角頻率30處，此時，Ul=Uc=QUs。Uc的最大值在330處。圖表示經(jīng)過歸一化處理后不同Q值時的電流頻率特性曲線。從圖中（Q1Q21/2時，UC和UL曲線才出現(xiàn)最大值，否則UC將單調下降趨于0,UL將單調上升趨于uS。三、實驗設備與器件函數(shù)信

4、號發(fā)生器（1臺）2.示波器（1臺）交流毫伏表（1只）萬用表（1只）可變電阻：01KQ（1個）6電阻：100Q7電容：22nF（1個）8電感：100mH、4.7mH（1個）四、實驗內(nèi)容測量元件值，計算電路諧振頻率和品質因數(shù)Q的理論值Q=UL（30）/Us=Uc（30）/Us=30L/R=1/RR=6.74（10mH）和4.62（4.7mH）根據(jù)圖連接電路，信號電壓均方根為1V（即峰-峰值為3V）3隨頻率變化，測量電阻電壓、電感電壓、電容電壓。記錄如下表：測量方法：按圖組成監(jiān)視、測量電壓、用交流毫伏表測電壓，用示波器監(jiān)視信號源輸出，輸出電壓為3V，保持不變。按一定頻率值測量UR、Ul、Uc的值,根

5、據(jù)數(shù)據(jù)繪制曲線。表1：實測RLC電路響應的諧振曲線的測量10mH電感頻率f/kHz51010.510.610.710.810.9111520電阻U/mVR220441448449461441430422201120電感U/mVL970292029302950296029703000293017601320電容U/mVC122029602730267026002530246023609104004.7mH電感頻率f/kHz5101414.514.81515.51616.517.520電阻U/mVR81227516518520523540538508378243電感U/mVL33061820002

6、0702120218022302280223019301480電容U/mVC1100150022402260228022002180204019201270657實測RLC電路響應的諧振曲線10mH電感電電阻UR/mV亠電感UL/mVt-電容UC/mV4.7mH電感頻率f/Hz十電阻UR/mVt-電感UL/mVt-電容UC/mVC4、電路仿真10mH電路xiniiXMM24.7mH表2：仿真RLC電路響應的諧振曲線的測量10mH電感頻率f/kHz51010.510.610.710.810.9111520電阻U/mVR電感89.07790.5993.11999.89990.75967.25932.68890.90204.48108.53U/mVL電容282.16502966376746674866496471623819521382U/mVC127056426754673666126396611067849733874.7mH電感頻率f/kHz電阻5101414.514.81515.51616.517.520U/mVR電感77.52234.28738.68862.35929.29964.61999.49951.43854.35654.40382.87U/mVL電容115.42700.87309437414115432946354554