东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称： 电路第 四 次实验实验名称：电路频率特性（EDA）院（系）：专 业：电班姓 名：学 号：实验室：实验组别：同组人员：实验时间：评定成绩： 审阅教师： 电路频率特性的研究实验目的1. 掌握低通、带通电路的频率特性；2. 应用 Multisim 软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数3. 应用 Multisim 软件中的波特仪测试电路的频率特性。二、 实验原理研究电路的频率特性，即是分析研究不同频率的信号作用于电路所产生的响应函数与激 励函数的比值关系。通常情况下，研究具体电路的频率特性，并不需要测试构成电路所有元 件上的响应与激励之间的关系，只需要研究由工作目的所决定的某个元件或支路的响应与激 励之间的关系。本实验主要研究一阶RC低通电路，二阶RLC低通、带通电路的频率特性。(一)：网络频率特性的定义 电路在一个正弦电源激励下稳定时，各部分的响应都是同频率的正弦量，通过正弦量的相量，网络函数| H( jw) |定义为： I H (w) 1= =1 H (jw)l ej車 w) 其中Y为输出端口的响应，XX.为输入端口的激励。由上式可知，网络函数是频率的函数，其中网络函数的模I H(jw) I与频率的关系称为幅频特性，网络函数的相角9 (w)与频率的关系称为相频特性，后者表示了 响应与激励的相位差与频率的关系。二)：网络频率特性曲线1. 一阶RC低通网络(a) RC低通网络(b) 幅频特性(c) 相频特性网络函数：H (jrn) = Uo = U.i1/ jwc =R +1/ jrnC 1 + jRC其模为辐角为:|H (j)|=.一Jl +(3RC )2申()= _ arctan (s RC )显然，随着频率的增高，|H(j e)|将减小，即响应与激励的比值减小，这说明低频信 号可以通过，高频信号被衰减或抑制。当e=1/RC, f二 二 1，即U0 /U. = 0.707通常把U0降低到0.707 U.时的频率f2 兀 w2兀RC0 101称为截止频率 f0.即f -02兀 RC2. 二阶 RLC 带通电路UR171吃感性电容性/fo-ji；2jQu C (j q)H ( j q ) - CC u( ji) q + jQ(q2 i)s” 1 . 1 . 1 w L - 0 T w -T f -0 w C0 LC02 兀 LC0U ( j q )U ( j q )LCd UC(jq)U (ji)s-g Uc (jqc3)- 0p - 44.997 U (ji)。S-0Tw0丄T fXLC 02/LC相频特性曲线：(1) 当f二f时，p = 0,电路阻性，产生谐振。(2) 当f f时，p 0,电路呈电感性。(3) 当f f时，p Q(当Q0.707时)1 4Q 23)耳C3u 5 ) oU (jl)又因为fo2兀 JLC2兀 Jl*10-3 *22*10 -9沁 33.932kHzR 2Cf=m所以2兀LC1 -页二 21*10-3*22*10 -91*10-322*10-9 32.011kHz1*10-3_ 1=100*22*10 -9沁 2.1320S注意：作图时，为使频率特性曲线具有通用性，常以f/f0作为横坐标。但是在绘制频率特性曲 线时，往往由于涉及的频率范围较宽，若采用均匀分度的频率坐标，势必使低频部分被压缩， 而高频部分又相对展得较宽，从而使所绘制的频率特性曲线在低频段不能充分清晰地展示其 特点。若采用对数分度的频率轴，就不会出现这种情况。对数坐标是将轴按对数规律进行刻 度，并非对频率取对数。三实验内容1 测试一阶 RC 低通电路的频率特性测试电路的截止频率 f ：0使垂直坐标读数接近 0.707，交点处水平坐标的读数即为 f 的数值 0模式幅度相位垂直水平1|GHz1mHz牛|143.97kHz708.86671 m| *+柠 输入柠-+柠 输出柠-将交点处附近放大：會液特囹示仪-XBP1模式I ipIS相位水平垂直控制|1书kHz|139kHz线性i对数in矿反向I保存I设置+输几忖-+柠输出柠一 J| 144.67 kHz-44.997 Deg+ F输入柠-+直输出柠-.1书|kHz139kHz1| Deg| Deg从上图可以看出： f0=144.67kHz辔液特囹示仪-XBP1从上图可以看出：甲=一44.997O分析：f0理论值为f0=12兀RC2兀 *50*22*10 -9 HZ 14.686kHz与实际测得的f=144-67kHz相差很小，可见实验误差很小，较为准确，也可以看出Multisim的仿真模拟能力很强。分别测试0.01 f ,01 f ,0.5 f ,5 f ,10 f ,100 f点所对应的I H (jW) I和 的值0 0 0 0 0 0数据记录如下：频率0.01 f00.1 f00.5 f0f05 f010 f0100 f0频率比f/fo0.010.10.51510100Log(f/fO)-2-1-0.300.712网络函数模I H (jw) I0.999950.995040.894440.707150.196140.099520.01000对应相位角-0.573-5.710-26.563-44.997-78.688-84.289-89.427作出其幅频特性和相频特性图如下(左面为 Excel 曲线拟合的结果，右面为波特显示仪里的波形)：可以看出，用 Excel 拟合所测得点所得的曲线上看，与波特显示仪里的波形显示吻合，说 明测量方法及处理没有问题， Multism 模拟正确。2.测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数由实验原理部分可知：谐振频率f理论值为:沁 33.932kHz? _ 111 T= RC R C002兀2兀 J1*10-3 *22*10 -9U L品质因数：Q = U二*SR=50Q时电路图为实验方法同（1），测得：谐振频率fo =33,933kHz下截止频率人=30-181kHz上截止频率f =38-154kHz所以 B = 2兀(f - f ) = 2兀(38.154 -30.181)kHz 沁 50.096kHzW下 上沁 4.256八 2兀 f2兀 *33.933Q =0 =B 50.096W1又Q的理论值Q=-R二空L 4.26450 22*10-9可见测量比较准确。数据记录如下表：频率0.001f00.01 f00.1 f00.5 f0f0f上5 f010 f0100 f01000f0频率 比 f/fo0.0010.010.10.50.88911.1245101001000Iog(f/f0 )-3-2-1-0.3-0.0500.050.7123网络函数模0 (近0.00230.02360.15450.707110.70710.04880.02360.00230 (近I H (jW)I似值)58311085似值)对应相 位角89.98789.86688.64381.11044.941-0.001-44.977-87.203-88.643-89.866-89.987作出其幅频特性和相频特性图如下：(2)R=200Q时电路图如下：测得：谐振频率f0=33-935kHz下截止频率人=21-564kHz上截止频率f =53-396kHz所以 B 二 2兀(f - f )二 2兀(53.396 - 21.564)kHz 沁 200.006kHzW下 上八 2兀f2兀 *33.935 1.066Q =0 =B 200.006又Q的理论值Q=RR丄上10丄 1.066200 Y 22*10 -9可见测量非常准确。数据记录如下表：频率0.001f00.01 f00.1 f0