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谐振电路实验报告

rlc串联谐振电路的实验研究
一、摘要:
从rlc 串联谐振电路的方程分析出发,推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因
数和输入阻抗,并且基于multisim仿真软件创建rlc 串联谐振电路,利用其虚拟仪表和
仿真分析,分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。

其结果表明了仿真与理论分析
的一致性,为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。

二、关键词:rlc;串联;谐振电路;三、引言
谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。

通常,谐振电路由电容、电感和电阻
组成,按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。

由于谐振电路具有良好的选择性,在通信与电子技术中得到了广泛的应用。

比如,串联
谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象,在无线电通信技术领域获得了有效的应用,
例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时,就可使该频率或频带内的信号
特别增强,而把其他频率或频带内的信号滤去,这种性能即称为谐振电路的选择性。

所以研
究串联谐振有重要的意义。

在含有电感l 、电容c 和电阻r 的串联谐振电路中,需要研究在不同频率正弦激励下
响应随频率变化的情况,即频率特性。

multisim 仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分
析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用,其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、
直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人
员提供了一种可靠的分析方法,同时也缩短了产品的研发时间。

四、正文
(1)实验目的:
1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。

2.掌握谐振频率的测量方法。

3.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。

4.测定rlc串联谐振电路的频率特性曲线。

(2)实验原理:
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。

该电路的阻抗是电源角频率ω的函数:z=r+j(ωl-1/ωc) 当ωl-1/ωc=0时,电路中的电流与激励电压同相,电路处于谐振状态。

谐振角频率ω
0 =1/lc ,谐振频率f0=1/2π
lc 。

谐振频率仅与原件l、c的数值有关,而与电阻r和激励电源的角频率ω无关,当ω<
ω0时,电路呈容性,阻抗角φ<0;当ω>ω0时,电路呈感性,阻抗角φ>0。

1、电路处于谐振状态时的特性。

(1)、回路阻抗z0=r,| z0|为最小值,整个回路相当于一个纯电阻电路。

(2)、回路
电流i0的数值最大,i0=us/r。

(3)、电阻上的电压ur的数值最大,ur =us。

(4)、电感上的电压ul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
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(ω0)/ us= uc(ω0)/ us=ω0l/r=1/r*l/c (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us、r、l、c固定的条件下,有
i=us/r2?(?l-1/?c)2 ur=ri=rus/r2?(?l-1/?c)2 uc=i/ωc=us/ωcr2?(?l-1/?c)2 ul=ωli=ωlus/r2?(?l-1/?c)2 改变电源角频率ω,可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线,回路电流与电阻
电压成正比。

从图中可以看到,ur的最大值在谐振角频率ω0处,此时,ul=uc=qus。

uc的
最大值在ω<ω0处,ul的最大值在ω>ω0处。

图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(q1<q2<q3)
可以看出:q值越大,曲线尖锐度越强,其选择性就越好。

只有当q>1/2 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us。

仿真rlc电路响应的谐振曲线的测量
仿真rlc电路响应的谐振曲线
(4)multisim电路仿真
10mh电路
4.7mh
(5)品质因数q
rlc串联回路中的l和c保持不变,改变r的大小,可以得出不同q 值时的幅频特性曲
线。

取r =1ω,r =10和r=100三种阻值分别观察品质因数q。

r= 100 时的幅频特性
篇二:串联谐振电路实验报告
实验三:串联谐振电路
一、实验目的:
1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。

2.掌握谐振频率的测量方法。

3.理解电路品质因数及通频带的物理意义和其测定方法。

4.测定rlc串联谐振电路的频
率特性曲线。

二、实验原理:
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。

该电路的阻抗是电源角频率ω的函数: z=r+j(ωl-1/ωc) 当ωl-1/ωc=0时,电路中的电流与激励电压同相,电路处于谐振状态。

谐振角频率ω0 =1/lc ,谐振频率f0=1/2π
lc 。

谐振频率仅与原件l、c的数值有关,而与电阻r和激励电源的角频率ω无关,当ω<
ω0时,电路呈容性,阻抗角φ<0;当ω>ω0时,电路呈感性,阻抗角φ>0。

1、电路处于谐振状态时的特性。

(1)、回路阻抗z0=r,| z0|为最小值,整个回路相当
于一个纯电阻电路。

(2)、回路电流i0的数值最大,i0=us/r。

(3)、电阻上的电压ur
的数值最大,ur =us。

(4)、电感上的电压ul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(ω0)/ us= uc(ω0)/ us=ω0l/r=1/r*l/c 回路电流下降到峰值的0.707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,即: b=f0 /q
2、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us、r、l、c固定的条件下,有
i=us/r2?(?l-1/?c)2 ur=ri=rus/r2?(?l-1/?c)2 uc=i/ωc=us/ωcr2?(?l-1/?c)2 ul=ωli=ωlus/r2?(?l-1/?c)2 改变电源角频率ω,可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线,回路电流与电阻
电压成正比。

从图中可以看到,ur的最大值在谐振角频率ω0处,此时,ul=uc=qus。

uc的
最大值在ω<ω0处,ul的最大值在ω>ω0处。

图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(q1<q2<q3)
可以看出:q值越大,曲线尖锐度越强,其选择性就越好,但电路通过的信号频带越窄,即
通频带越窄。

注意,只有当q>1/2 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us。

三、实验设备与器件
1.函数信号发生器(1台)
2.示波器(1台)
3.交流毫伏表(1只)
4.万用表(1只)
5.可变电阻:0~1kω(1个) 6电阻:100ω
7电容:22nf(1个)
8电感:100mh、4.7mh(1个)
四、实验内容
1.测量元件值,计算电路谐振频率和品质因数q的理论值
l
q=ul(ω0)/us= uc(ω0)/us=ω0l/r=1/rr =6.74(10mh)和4.62(4.7mh) 2. 根
据图连接电路,信号电压均方根为1v(即峰-峰值为3v)
3.随频率变化,测量电阻电压、电感电压、电容电压。

记录如下表:
测量方法:按图组成监视、测量电压、用交流毫伏表测电压,用示波器监视信号源输出,
输出电压为3v,保持不变。

按一定频率值测量ur、ul、uc的值,根据数据绘制曲线。

表1:实测rlc电路响应的谐振曲线的测量
实测rlc电路响应的谐振曲线
4、电路仿真
10mh电路
4.7mh
表2:仿真rlc电路响应的谐振曲线的测量
仿真rlc电路响应的谐振曲线
篇三:lrc电路谐振特性的研究实验报告
lrc电路谐振特性的研究实验报告
实验名称:_____lrc电路谐振特性的研究________ 姓名学号班级_ _ 实验
日期 _ 2013.11.14_ _ 温度___ 15℃___ 同组者 ________ (一)实验目的:
1.研究和测量lrc串、并联电路的幅频特性; 2.掌握幅频特性的测量方法;
3.进一步理解回路q值的物理意义.
(二)实验仪器:
低频信号发生器、交流毫伏表、电阻箱、电感线圈、标准电容箱、频率计、开关和导线
(三)实验原理:。

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