实验三：串联谐振电路学号：姓名：成绩:一、实验原理及思路RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发 生谐振。R 吒Lm4Us()图7.1 RLC谐振串联电路该电路的阻抗是电源角频率的函数1Z R j(仁)(7-1)当L 丄 0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。C谐振角频率0 1，谐振频率f0 1 0。1 电路处于谐振状态时的特性:(1)回路阻抗Z R，|Zo为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路回路电路Io的数值最大，IoUs 电阻的电压UR的数值最大，Ur Us 电感上的电压U与电容上的电压UC数值相等，相位相差180。Ul Uc QUs 2电路的品质因数Q和通频带B电路发生谐振时，电感上的电压(或电容上的电压)与激励电压之比称为电路的品质因数Q,即Q Ul( 0)Uc( 0) oL 1 L USUSR R . C(7-2)定义回路电流下降到峰值的时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率间的频率范围为通频带。(7-3)3.谐振曲线电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性， 它们随频率变化的曲线称 频率特性曲线，也称谐振曲线。在U、R、L、C固定的条件下:UcUlR2 (UL C)UrRIR2 ( LU1C)2LIU1 2R(LC)LU2 1 2R(LC)改变电源角频率，可得到图响应电压随电源角频率变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。从图中可以看图7.3不同Q值时电流的频率特性曲线到，UR的最大值在谐振角频率3 0处，此时UC=UL=QUo UC的最大值在3 3 0处。图则表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中可以看：Q值愈大，曲线尖峰值愈峻端,其选择性就愈好，但电路的通过的信号频带越窄，即通频带越窄注意，只有当Q12时，Uc和Ul曲线才出现最大值,否则Uc将单调下降趋于0，Ul将单调上升趋于USo多次改变交流电源频率，在软件及实验板上分别测出电容、电阻及电感上的电压值，电阻电压随电源频率变化的峰值对应的频率就是谐振频率。二、实验内容及结果1、串联谐振电路元件的标称值为 R= 100Q L= C=100nF，计算电路的谐振频率、-3db带宽、品质因数的理论值;Ul( 0)Uc( 0)丄R0Q , B=.2、分别用Multisim 软件（AC仿真、波特表、交流电压表均可）和测试电路板（交流电压表）测量串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽,用Origin绘图软件在同一张图上绘出仿真和实际测试的归一化谐振曲线（测量时注意测试频率点一致）频率电阻压降VR/v归一化值Multisim电路板Multisim电路板7348. 3411Multisim 软件测量串联谐振电路的谐振曲线（虚线一电阻，细线一电容，粗线电感）：由Multisim软件导出数据得到谐振频率f 0=0由Multisim 软件求出-3dB带宽为：3、BW当电阻R=1K时，用Multisim 软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，在同一张图上画出R=100Q和R=1K两条谐振曲线（标出R的值）并解释。 在串联谐振电路（R=100Q L= C=100nF ）上输入频率为、占空比为 30%脉冲 幅度为5V的方波电压信号，用Multisim软件测试谐振电路输入信号和输出信号（电阻上电压）的频谱，绘图并观察频谱的变化，说明谐振电路的用途，解释频谱变化的原因。（R=10（n实线和R=1K-虚线）1.0U.8 -实线-R=1UU虚线-R=1kn01=RU.6 _U 2UUU 4UUU 6UUU 8UUU 1UUUU 12UUU 14UUU 16UUU频率(/rad)UU-输出频谱3.U2.5_2.U_1.5 .U1.U_U.5_U.ULil i .1 I L I ! I 1 I 1 II 1 I 1 II 1!U 5UUU 1UUUU15UUU 2UUUU25UUU 3UUUU35UUU4UUUU45UUU5UUUUw三、结论及分析（宋体 四号 加黑性）1. 实验结论：串联谐振电路当输入信号频率等于电路的谐振频率时，电阻上的电压获得最大值。但电路中电阻阻抗不能太大，否则电感和电容上分到的电压太少， 不能有效 地显示出电路的谐振效应。另外，串联谐振电路能削弱输入信号频谱中其他频率 上的能量，保留谐振频率上的能量，可以用一个或多个串联谐振电路来从输入信 号中选择某一频率的信号。2. 实验误差的形成：交流毫伏表未校准，所用器件参数有误差或使用中被烧坏而不知， 电路焊接不牢 或错焊，接头、探针有接触电阻，电容在测量中产生反馈等。3. 收获： 深入理解了串联谐振电路的作用和意义，掌握电路板的焊接技术以及信号发生 器、交流毫伏表等仪表的使用，初步掌握 Origin 绘图软件的应用。