標題: RLC串聯諧振電路設計報告 [打印本頁]
作者: yuanyuwei 時間: 2018-6-10 13:26
標題: RLC串聯諧振電路設計報告
串聯諧振實驗報告包含電路圖，實驗數據，實驗結果
大學實驗報告
院系：電子信息學院 班級：16通信工程 姓名：袁* 學號：16128404014
指導老師：金* 同組實驗者：無 實驗日期：2018
實驗名稱：串聯諧振電路
基 礎 實 驗
- 加深對串聯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Q和通頻帶的物理意義及其測定方法.
- 測定RLC串聯諧振電路的頻率特性曲線.
- 深刻理解和掌握串聯諧振的意義及作用.
- 掌握電路板的焊接技術以及信號發生器、交流毫伏表等儀表的使用方法.
- 掌握Multisim軟件中的Function Generator Voltmeter、Bode Plotter等儀表的使用方法以及AC Analysis等SPICE的仿真分析方法.
- 掌握Origin軟件的使用方法.
RLC串聯電路如圖3.6.1所示，改變電路參數L、C或電源頻率時，都可能使電路發生諧振.
該電路的阻抗使電源角頻率
的函數 
（3.6.1） 當
時，電路中的電流與激勵電壓同向，電路處于諧振狀態. 諧振角頻率
，諧振頻率
. 諧振頻率僅與元件L、C的數值有關，而與電阻R和激勵電源的角頻率
無關.當
時，電路呈容性，阻抗角
；當
時，電路呈感性，阻抗角
.
- 回路阻抗
，
為最小值，整個回路相當于一個純電阻電路. - 回路電路
的數值最大，
- 電阻的電壓
的數值最大，
- 電感上的電壓
與電容上的電壓
數值相等，相位相差180°，
電路發生諧振時，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Q，即
（3.6.2） 定義回路電流下降到峰值的0.707時所對應的頻率為截至頻率，介于兩截止頻率間的頻率范圍為通頻帶B，即 
（3.6.3） 電路中電壓與電流隨頻率變化的特性稱為頻率特性，它們隨頻率變化的曲線稱為頻率特性曲線，也稱為諧振曲線.
Q值越大，曲線尖峰值愈陡峭，其選擇性就愈好，但電路通過的信號頻帶越窄，即通頻帶越窄.
- 計算機一臺.
- 通用電路板一塊.
- 低頻信號發生器一臺.
- 交流毫伏表一臺.
- 雙蹤示波器一臺.
- 萬用表一只.
- 可變電阻一只.
- 電阻、電感、電容若干（電阻1000Ω，電感10mH、4.7mH，電容100nF）.
- 創建電路：從元器件庫中選擇可變電阻、電容、電感創建如圖3.6.4所示的電路.
圖3.6.4 串聯諧振電路
- 分別用Multisim軟件（AC仿真、波特表、交流電壓表均可）測量串聯諧振電路的諧振曲線、諧振頻率、-3dB帶寬.
- 當電阻
時，用Multisim軟件仿真串聯諧振電路的諧振曲線、觀測R對Q的影響. - 利用諧振的特點設計選頻網絡，在串聯諧振電路（
上輸入頻率為3.5kHz、占空比為30%、脈沖幅度為5V的方波電壓信號，用Multisim軟件測試諧振電路輸入信號和輸出信號（電阻上電壓）的頻譜，并觀察兩者的差別.
- 測量元件值，計算電路諧振頻率和品質因數Q的理論值.
- 在電路板上根據圖3.6.1焊接電路，信號電壓有效值設置為1v
- 用兩種不同的方法測量電路的
值. - 測試電路板（交流電壓表）上串聯諧振電路的諧振曲線、諧振頻率、-3dB帶寬.
- 隨頻率變化，測量電阻電壓、電感電壓、電容電壓的值，按表3.6.1記錄所測數據.
表3.6.1 RLC電路響應的諧振曲線的測量
- Multisim仿真.
- 創建電路：從元器件庫中選擇可變電阻、電容、電感創建如圖3.6.4所示的電路.
圖3.6.4 串聯諧振電路
- 分別用Multisim軟件（AC仿真、波特表、交流電壓表均可）測量串聯諧振電路的諧振曲線、諧振頻率、-3dB帶寬.
諧振頻率為7.197kHz
-3dB帶寬為33.749kHz（35.277-1.528）
（3） 當電阻時，用Multisim軟件仿真串聯諧振電路的諧振曲線、觀測R對Q的影響. 結論：R越大，Q越小
- 利用諧振的特點設計選頻網絡，在串聯諧振電路（
上輸入頻率為3.5kHz、占空比為30%、脈沖幅度為5V的方波電壓信號，用Multisim軟件測試諧振電路輸入信號和輸出信號（電阻上電壓）的頻譜，并觀察兩者的差別.
在Multisim上畫出如上圖所示
結論：由諧振電路輸入信號和輸出信號的頻譜可知，輸出信號已出現失真。
- 測量元件值，計算電路諧振頻率和品質因數Q的理論值.
電路諧振頻率：
品質因數：
- 在電路板上根據圖3.6.1焊接電路，信號電壓有效值設置為1v
- 用兩種不同的方法測量電路的值.
- 維持信號源的輸出幅度不變，令信號源的頻率由小逐漸變大，測量R兩端的電壓
，當的讀數為最大時，讀得的頻率值即為電路的諧振頻率.讀到的最大值為710mV，此刻的頻率值為
. - 根據電路發生諧振時，輸入信號和電阻電壓相位一致的特性，將這兩路信號分別接入示波器的兩個通道，并把示波器設定在X-Y模式.調節輸入信號發生器的信號頻率，可以在示波器上看到一個極距變化的橢圓，當橢圓變成一條直線時，此時的電路發生了諧振，輸入信號的頻率就是諧振頻率.此刻輸入信號的頻率為
.
- 測試電路板（交流電壓表）上串聯諧振電路的諧振曲線、諧振頻率、-3dB帶寬.
測得
，BW=3.5kHz. - 隨頻率變化，測量電阻電壓、電感電壓、電容電壓的值，按表3.6.1記錄所測數據.
表3.6.1 RLC電路響應的諧振曲線的測量
要控制變量，控制輸出電壓恒定，改變輸出頻率。
- 諧振時，是否有
及
成立？試分析其原因.
有及成立，且大小相同相位相反。因為諧振時端口對外呈純阻性，而電感上的電壓超前于電阻90°，電容上的電壓落后于電阻90°.
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作者: aaaaaa。 時間: 2019-8-7 21:29
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