目录上页下页目录上页下页目目 录录实验目的实验目的实验目的实验目的13实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器4实验原理实验原理实验原理实验原理5实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤67实验提示实验提示实验提示实验提示8实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题2预习要求预习要求预习要求预习要求目录上页下页1 1研究研究RLCRLC串联谐振电路的幅频特性。串联谐振电路的幅频特性。实验目的实验目的3 3学会用学会用MultisimMultisim软件对电路进行仿真。软件对电路进行仿真。 2 2加深对品质因素加深对品质因素Q Q与电路其他参量关系的理解。与电路其他参量关系的理解。目录上页下页 1.1.计算图计算图计算图计算图2-11-12-11-12-11-12-11-1电路的谐振电路的谐振电路的谐振电路的谐振频率频率频率频率f f f fo o o o和半功率点和半功率点和半功率点和半功率点f f f f1 1 1 1和和和和f f f f2 2 2 2。其中。其中。其中。其中L=5.6mHL=5.6mHL=5.6mHL=5.6mH，C=0.1uF,RC=0.1uF,RC=0.1uF,RC=0.1uF,Rt t t t=20=20=20=20。设设设设Q Q Q Q值等于值等于值等于值等于5 5 5 5。串联谐振电路串联谐振电路 预预 习习 要要 求求 目录上页下页预预 习习 要要 求求 2. 2. 2. 2.实验中，改变信号源频率时为什么电路实验中，改变信号源频率时为什么电路实验中，改变信号源频率时为什么电路实验中，改变信号源频率时为什么电路的输入端电压会发生变化？的输入端电压会发生变化？的输入端电压会发生变化？的输入端电压会发生变化？ 3.3.3.3.详细说明实验步骤详细说明实验步骤详细说明实验步骤详细说明实验步骤1-(1)1-(1)1-(1)1-(1)、1-(3)1-(3)1-(3)1-(3)和实验和实验和实验和实验步骤步骤步骤步骤2 2 2 2的操作过程。的操作过程。的操作过程。的操作过程。目录上页下页串联谐振电路串联谐振电路 函数信号发生器函数信号发生器函数信号发生器函数信号发生器 交流毫伏表交流毫伏表交流毫伏表交流毫伏表 双踪示波器双踪示波器双踪示波器双踪示波器 电路信号与系统实验箱电路信号与系统实验箱电路信号与系统实验箱电路信号与系统实验箱 实实 验验 仪仪 器器 目录上页下页实实 验验 仪仪 器器TTL输出和输出和50输出区别输出区别 产生小信号时要加衰减产生小信号时要加衰减 表头指示频率值为实际值表头指示频率值为实际值 函函数数信信号号发发生生器器表头指示电压值为峰峰值表头指示电压值为峰峰值 目录上页下页实实 验验 仪仪 器器交交 流流 毫毫 伏伏 表表刚打开电源时，指针的刚打开电源时，指针的瞬时摆动属正常。瞬时摆动属正常。注意其正确读数。注意其正确读数。（有（有效值和分贝值）效值和分贝值）被测量值未知时应把量被测量值未知时应把量程调至最高档。程调至最高档。目录上页下页测量时保持示波器两个测量时保持示波器两个通道共地。通道共地。注意小信号测量方法，先注意小信号测量方法，先测大信号，再调小测。测大信号，再调小测。 实实 验验 仪仪 器器示示波波器器目录上页下页实实 验验 仪仪 器器实实验验箱箱RLCRLC串联电路串联电路RLCRLC串联电路串联电路目录上页下页实实 验验 原原 理理串联谐振电路串联谐振电路 目录上页下页实实 验验 原原 理理 图图2-11-12-11-1是是RLCRLC串联电路的复频域表示。作为串联电路的复频域表示。作为电源的负载阻抗电源的负载阻抗 Z Z = = R R+j+jLL1/(1/(CC ) )，它是，它是角频率角频率的函数。其中的函数。其中 R R = =R Rt t+ +R Rr r，R Rr r为电感的等为电感的等效电阻。效电阻。 目录上页下页实实 验验 原原 理理 电流电流I I 与信号频率的关系曲线称为串联谐振与信号频率的关系曲线称为串联谐振曲线，如图曲线，如图2-11-22-11-2所示。对应所示。对应I I=0.707=0.707I Io o的频率称的频率称为半功率点频率，分别称为为半功率点频率，分别称为 f f1 1 ，f f2 2 。半功率点。半功率点的电压与电流相位差为的电压与电流相位差为4545。 目录上页下页实实 验验 原原 理理 RLCRLC串联电路谐振时，串联电路谐振时，I I 达最大值，且与电达最大值，且与电压同相。此时的频率压同相。此时的频率f fo o称为谐振频率。电容上电称为谐振频率。电容上电压压V VC C和电感上电压和电感上电压V VL L与与 f f 的关系如图的关系如图2-11-32-11-3所示，所示，可见可见V VC C出现最大值的频率小于出现最大值的频率小于f fo o ，V VL L出现最大值出现最大值的频率大于的频率大于f fo o 。 目录上页下页实实 验验 原原 理理1 1感抗等于容抗：感抗等于容抗： X XLOLOX XCOCO=0 (2-11-1)=0 (2-11-1)2 2谐振频谐振频 o o=1/ =1/ f fo o=1/(2=1/(2 ) (2-11-2) (2-11-2)3 3等效阻抗最小且为纯电阻：等效阻抗最小且为纯电阻： Z Zo o= =R R= =R Rt t+ +R Rr r (2-11-3) (2-11-3)4 4回路电流最大：回路电流最大： I Io o= =V Vs s/ /R R (2-11-4) (2-11-4) 串联谐振特点串联谐振特点 目录上页下页实实 验验 原原 理理5 5L L和和C C上的电压：上的电压： V VCOCO= =V VLOLO= =QVQVs s (2-11-5) (2-11-5)6 6电路电路Q Q 值：值： Q Q = =o oL L/ /R R=1/(=1/(o oRCRC) ) = / = /R R= =f fo o/(/(f f2 2f f1 1) (2-11-6) (2-11-6)7 7通频带：通频带： B B= =f f2f f1 1= =f fo o/ /Q Q= =R R/(2/(2LL) (2-11-7) (2-11-7) 串联谐振特点串联谐振特点 目录上页下页实实 验验 步步 骤骤串联谐振电路串联谐振电路 1. 1.测谐振频率测谐振频率f fo o 。 (1) (1)按图按图2-11-12-11-1电路接线。信号源输出为电路接线。信号源输出为正弦波、正弦波、f f 任意，始终保持任意，始终保持V Vs s ( (有效值有效值)=1V)=1V。 目录上页下页 实实 验验 电电 路路 实实 验验 步步 骤骤目录上页下页使用交流使用交流毫伏表测量毫伏表测量实实 验验 步步 骤骤 毫伏表测量电路毫伏表测量电路 所有仪表必须共地 保持VS=1V 目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 示波器测量电路示波器测量电路 所有仪表必须共地 保持VS=1V 使用使用示波器测量示波器测量目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 (2) (2)调整信号源频率，根据谐振时回路电流最调整信号源频率，根据谐振时回路电流最大，即电阻大，即电阻R Rt t上电压上电压V Vrtrt最大，找出谐振频率最大，找出谐振频率f fo o 。 (3) (3)示波器置示波器置X XY Y工作方式，将工作方式，将V Vs s和和V Vrt分别送入分别送入两个通道，根据李沙育图形找出谐振频率两个通道，根据李沙育图形找出谐振频率f fo o 。 (4) (4)测量谐振时的测量谐振时的V Vrto rto ，V VCO CO ，V VLOLO ，并记录之。，并记录之。 2 2测半功率点测半功率点 示波器置双踪工作方式，将示波器置双踪工作方式，将V Vs s和和V Vrtrt分别送入两个分别送入两个通道，用双迹法找出半功率点频率通道，用双迹法找出半功率点频率f f1 1和和f f2 2 ，并验证，并验证V Vrtrt是否等于是否等于0.7070.707V Vrto rto 。 目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 3 3验证验证Q Q 值：根据值：根据Q Q = =V VCOCO/ /V Vs s及及Q Q = =f fo o/(/(f f2 2f f1 1) )计计算出两个算出两个Q Q 值，它们应相等。如果误差太大，则可能值，它们应相等。如果误差太大，则可能测试有误，须重测。测试有误，须重测。 4 4测量谐振曲线：按表测量谐振曲线：按表2-11-12-11-1，在，在2-20kHz2-20kHz范范围内自定频率测出各频率下的围内自定频率测出各频率下的V Vrt rt 。 5 5根据测试结果，画出根据测试结果，画出I If f串联谐振曲线。串联谐振曲线。 目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 实验数据表格实验数据表格 表 2-11-1 2-11-1 注意保持Vs=1V fo=Vrto=Vco=f1=Q=Vco/ Vs=fo=Vlo=f2=Q=fo/(f2f1)=f (kHz)2.0f1=f0=f2=20Vrt(V)I (mA)目录上页下页实实 验验 提提 示示串联谐振电路串联谐振电路 保持输入信号Vs=1V 始终不变可以用交流毫可以用交流毫伏表或数字示波器进行监控；伏表或数字示波器进行监控； 目录上页下页实实 验验 提提 示示 谐振频率谐振频率f fo o的找法是保证输入电压始终不变，调的找法是保证输入电压始终不变，调整信号源的频率使输出得到一个最大的电压（不能再整信号源的频率使输出得到一个最大的电压（不能再大），此时对应的信号发生器上的频率即为大），此时对应的信号发生器上的频率即为f fo o。采用。采用双迹法则是使输入输出信号波形重合。双迹法则是使输入输出信号波形重合。 半功率的频率半功率的频率f f1 1、f f2 2的找法是保证输入电压始终的找法是保证输入电压始终不变，调整信号源的频率使输出电压为最大时的不变，调整信号源的频率使输出电压为最大时的0.7070.707倍，此时对应的信号发生器上的频率即为半功倍，此时对应的信号发生器上的频率即为半功率的频率率的频率f f1 1或或f f2 2，比，比f fo o大则是大则是f f2 2，比，比f fo o小则是小则是f f1 1。采用。采用双迹法则应满足相位差双迹法则应满足相位差4545O O的关系。的关系。 目录上页下页实实 验验 提提 示示 点测法画串联谐振曲线的取点原则：谐振频点测法画串联谐振曲线的取点原则：谐振频率率f fo o和半功率点和半功率点f f1 1和和f f2 2必须取；曲线变化剧烈的地必须取；曲线变化剧烈的地方多取点，变化平坦的地方少取点。方多取点，变化平坦的地方少取点。 目录上页下页实实 验验 思思 考考 题题1.1.如果如果f fo o和和f fo o 不等，且误差较大，你认为哪个更准不等，且误差较大，你认为哪个更准确确? ? 为什么为什么? ?2.2.串联谐振时，串联谐振时，V Vrtorto为什么不等于为什么不等于V Vs s ? ? 3.3.分析电路中分析电路中R R 的大小对的大小对Q Q 值的影响。值的影响。Q Q值的大小值的大小对通频带对通频带B B 及及I If f串联谐振曲线形状的影响。串联谐振曲线形状的影响。 目录上页下页实实 验验 思思 考考 题题4.4.可以根据半功率点可以根据半功率点V Vrtrt=0.707=0.707V Vrtorto的结论，用交的结论，用交流毫伏表测量电压的方法确定半功率点的频流毫伏表测量电压的方法确定半功率点的频率。简要叙述测试方法。率。简要叙述测试方法。5.5.用一只标准电容器，运用谐振原理设计测试用一只标准电容器，运用谐振原理设计测试未知电感的方案。画出测试电路，简要说明未知电感的方案。画出测试电路，简要说明测试原理。测试原理。 目录上页下页实实 验验 报报 告告 要要 求求实验名称；实验名称；实验目的；实验目的；实验仪表（应写明具体型号）；实验仪表（应写明具体型号）；实验原理及实验电路图；实验原理及实验电路图；实验数据：整理各项测试内容的实验数据和实验数据：整理各项测试内容的实验数据和串联谐振曲线，分析实验结果和误差原因；串联谐振曲线，分析实验结果和误差原因； 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。体会。目录上页下页 实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪器，并将实验箱放入实验台右侧柜子中。器，并将实验箱放入实验台右侧柜子中。实实 验验 结结 束束目录上页下页地址：南京市栖霞区文苑路地址：南京市栖霞区文苑路9 9号教学号教学3 3号楼西区号楼西区http:/http:/eelab.njupt.edu.cneelab.njupt.edu.cnE-E-Mail:ddsznjupt.edu.cnMail:ddsznjupt.edu.cn 中心办公室：教学中心办公室：教学3 3号楼西区二楼西号楼西区二楼西207207室室 联系电话：联系电话：025-85866145025-85866145 目录上页下页 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！