实验三 串联谐振电路
学号： 1117426021 姓名： 黄跃
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Q 和通频带的物理意义及其测量方法
4、 测量RLC 串联谐振电路的频率特性曲线
5、 深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用
6、 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
7、 掌握Multisim 软件中的Functionn Generator 、Voltmeter 、Bode
Plotter 等仪表的使用以AC Analysis 等SPICE 仿真分析方法
8、 用Origin 绘图软件绘图 二、 实验原理
RLC 串联电路如图2.6.1所示，改变电路参数L 、C 或电源频率时，都可以是电路发生谐振。
2.6.1 RLC 谐振串联电路
1、谐振频率：f 0=LC π21
，谐振频率仅与元件L 、C 的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率w 无关
2、电路的品质因素Q 和通频带B
电路发生谐振是，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素Q ，即C
L R
Q 1
=
定义回路电流下降到峰值在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带，即Q
fo B =
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，他们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线
4、实验仪器： （1） 计算机
（2） 通路电路板一块
（3）低频信号发生器一台
（4）交流毫伏表一台
（5）双踪示波器一台
（6）万用表一只
（7）可变电阻
（8）电阻、电感、电容若干（电阻100Ω，电感10mH、4.7 mH，电容100nF）
三、实验内容
1.Multisim仿真
（1）创建电路：从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图2.6.2电路.
2.6.2Multisim串联谐振
（2）当电阻R= 100,200,300欧时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，在同一张图中画出谐振曲线，说明R对Q值、带宽的影响。
2.6.3不同Q值值电流的频率特性曲线
（蓝线为300Ω，红线为200Ω，绿线为100Ω）
将2.6.3放大后：
通过上图，我们可以看到，随着电阻R 的减小，品质因素Q 在增大，曲线尖峰值越险峻，其选择性就越好。
但是电路通过的信号频带越窄，即通频带宽越窄。
2. 测量元件值（阻值、电感及电感的直流电阻），计算电路谐振频率和品质因数
电路谐振频率：f 0=
341.710
100107.421
219
-3-=⨯⨯⨯=ππLC kHz
品质因素：
168
.210
100107.410011
93
=⨯⨯⨯==--C L R
Q -3dB 带宽:385.3168
.210341.73=⨯==Q fo B kHz 3. 在电路板上根据下图2.6.1焊接电路，信号电压有效值设置为1V 。
设置有效值为1V：
将信号发生器与交流毫伏表对接，调节信号发生器AMPL键，注意观测交流毫伏表的电压值。
当信号发生器的峰峰值为1.4V时，交流毫伏表的有效值为1V （如下图）。
所以将交流毫伏表的峰峰值固定在1.4V。
4.用两种不同方法测量电路的f
值。
（1）维持信号源的输出幅度不变，令信号源的频率由小逐渐变大，测量R两
端的电压U
R ，当U
R
的读书为最大为710mV时，读得的频率值即为电路的谐
振频率f
=7.57kHz
（2）根据电路发生谐振时，输入信号和电阻电压相位一致的特性，将这两路信号分别接入示波器的两个通道，并把示波器设定在X-Y模式。
调节输入信号发生器的信号频率，可以在示波器上看到一个急剧变化的椭圆，当椭圆变成一条直线时，此时电路发生了谐振，输入信号的频率就是谐振频率
5.实验图
6.测试电路板上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽。
（随频率变
四、思考题
1. 测试过程中，为什么必须保持信号源的输出电压恒定？
首先LC 串联谐振，电路的整体阻抗为0欧，那么RLC 串联谐振的整体阻抗为R 的阻值。
这时候电路的电流等于U/R 。
而由于串联，流过 阻 容 感（RLC ）的电流式相同的，那么电感上的电压为感抗乘电流，电容上的电压幅值和电感上相同。
我们把R 减小，那么电流就会加大，电阻为0的话，理论上电流等于无穷大，那么电感电容上的电压也都分别是无穷大。
换句话说，电阻值的大小直接影响到电感上输出电压的高低。
减小电阻值很容易得到高电压，这是很危险的。
所以我们要控制输出电压大小作为保护。
2. 谐振时，是否有U=R U 及L U =C U 成立？试分析其原因。
UR ＝U 成立
但是UL ＝-UC 或UL ＝UC
因为在串联电路中发生串联谐振的话是电感和电容的电压在复频域上相互抵消，并联电路是电流相互抵消 串联谐振 UL=-UC IL = IC 并联谐振 UL=UC IL = -IC。