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              RLC串聯諧振電路實驗曲線報告數據
              2021-10-28

              串聯諧振電路是在無線電接收設備中用來選擇接收信號和在電子技術中用來獲取高頻高壓的一種常用電路,本實驗通過測試RLC串聯電路的諧振曲線,從實踐中認識RLC串聯電路的諧振特性。


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              目的及要求:


              (1)設計電路(包括參數的選擇)


              (2)不斷改變函數信號發生器的頻率,測量三個元件兩端的電壓,以驗證幅頻特性


              (3)不斷改變函數信號發生器的頻率,利用示波器觀察端口電壓與電流相位,以驗證發生諧振時的頻率與電路參數的關系


              (4)用波特圖示儀觀察幅頻特性


              (5)得出結論進行分析并寫出仿真體會


              串聯諧振


              二階動態電路的響應(RLC串聯)


              可用二階微分方程描述的電路成為二階電路。此電路在輸入為零值時的響應稱為零輸入相應,在零值初始條件下的響應稱為零狀態響應。


              在電路參數不變的情況下,可調整信號源的頻率使電路產生串聯諧振,在信號源頻率不變的情況下,改變L或C使電路產生串聯諧振是電路的頻率特性,電路的電流與外加電壓角頻率的關系稱為電流的幅頻特性。


              串聯諧振電路總阻抗Z=R,其值最小,如電源電壓不變,回路電流I=U/R,其值最大,改變信號源的頻率時,可得出電流與頻率的關系曲線,


              三.設計原理:


              一個優質電容器可以認為是無損耗的(即不計其漏電阻),而一個實際線圈通常具有不可忽略的電阻,把頻率可變的正弦交流電壓加至電容器和線圈相串聯的電路上。


              若R、L、C和U的大小不變,阻抗角和電流將隨著信號電壓頻率的改變而改變,這種關系稱之為頻率特性,當信號頻率為


              f=f0


              現象,且電路具有以下特性:


              (1)電路呈純電阻性,所以電路阻抗具有最小值。


              (2)I=I。=U/R


              即電路中的電流最大,因而電路消耗的功率最大,同時線圈磁場和電容電時,即出現諧振廠之間具有最大的能量互換,工程上把諧振時線圈的感抗壓降與電源電壓之比稱之為線圈的品質因數Q。


              四.RLC串聯諧振電路的設計電路圖:


              自選元器件及設定參數,通過仿真軟件觀察并確定RLC串聯諧振的頻率,通過改變信號發生器的頻率,當電阻上的電壓達到最大值時的頻率就是諧振頻率。設計RLC串聯電路圖如下圖:


              根據諧振條件公式。其中,可以得出,當該電路發生諧振時,頻率f0?70KHz,RLC串聯電路諧振時,電路的阻抗最小,電流最大,電源電壓與電流同相,諧振時電感兩端電壓與電容兩端電壓大小相等,相位相反。


              五.用調節頻率法測量RLC串聯諧振電路的諧振頻率f0


              在用Multisim仿真軟件連接的RLC串聯諧振電路,電容選用C1=2.2nF,電感選用L1=1mH,電阻選用R1=510Ω,電源電壓us處接低頻正弦函數信號發生器,電阻電壓uR處接交流毫伏表。


              保持低頻正弦函數信號發生器輸出電壓us不變,改變信號發生器的頻率(由小逐漸變大),觀察交流毫伏表的電壓值,當電阻電壓uR的讀數達到最大值(即電流達到最大值)時所對應的頻率值即為諧振頻率,將此時的諧振頻率記錄下來。

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