實(shí)驗(yàn)七RLC串聯(lián)諧振電路

1、1加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)，掌握電 路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）、通頻帶的物理意義及其 測(cè)定方法； 2學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法繪制R、L、C串聯(lián)電路不同Q值 下的幅頻特性曲線； 3熟練使用信號(hào)源、頻率計(jì)和交流毫伏表。 1、在圖1（a）所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率 f改變時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。 取電阻R上的電壓U0作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓Ui維持不變時(shí)，在不同信號(hào) 頻率的激勵(lì)下，測(cè)出U0之值，然后以f為橫坐標(biāo)，以U0/Ui為縱坐標(biāo)， 繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性，亦稱諧振曲線，如圖1（b）所示。 2 2、電路諧振的條件、電路諧振的條件 1ZRjLC

2、Im0Zj 10LC 0 0 1L C 由電阻R、電感L和電容C串聯(lián)組成的一端口網(wǎng)絡(luò)如 圖1所示，該網(wǎng)絡(luò)的等效復(fù)阻抗 是電源頻率的函數(shù)。根據(jù)諧振的定義，當(dāng)發(fā)生諧振 時(shí)，其端口電壓與端口電流同相位。滿足此條件的 復(fù)阻抗的虛部應(yīng)該為零，即 亦即 得到諧振角頻率為，有 ）處（ CL XX LC ff 2 1 0即 3 3、諧振電路的特性、諧振電路的特性 電路達(dá)到諧振時(shí)，XLXc，電路呈純阻性，電路阻抗的 模為最小。在輸入電壓Ui為定值時(shí)，電路中的電流達(dá)到 最大值，且與輸入電壓Ui同相位。從理論上講，此時(shí) Ui URUO，ULUcQUi，有 00 0 0 11 LC UULL Q UURCRRC 式中

3、的Q 稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。 在電路的L、C和 信號(hào)源Us不變的情 況下，不同的R值 將得到不同的Q值， 如圖2所示，Q值 越大，曲線越尖銳， 通頻帶越窄，電路 的選擇性越好。 4 4、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù)Q的測(cè)量方法的測(cè)量方法 A、一是根據(jù)公式 測(cè)定，Uc與UL分別為諧 振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓。 B、另一方法是通過測(cè)量諧振曲線的通頻 帶寬度ff2f1，再根據(jù) 求出 Q值。式中fo為諧振頻率，f2和f1是失諧時(shí)， 亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的 0.707倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。 在一個(gè)含L或C或既有L又有C的電路中，由于C及L上電壓 與電流不同相，那么，這個(gè)電路兩端的電壓與電路中的電 流

4、一般來說是不同相的，但是，有一個(gè)特殊的頻率，當(dāng)外 加電壓的頻率等于這個(gè)頻率時(shí)，這個(gè)電路中的電流與電壓 同相，這個(gè)頻率就是這個(gè)RLC電路的諧振頻率。 1按圖組成監(jiān)視、測(cè)量電路（L為9mH，C為 0.22uF），用示波器監(jiān)視信號(hào)源輸出的正弦信號(hào)并 測(cè)電壓值，令其輸出有效值等于1V，并保持不變。 R分別取51歐和100歐進(jìn)行測(cè)量。 2找出電路的諧振頻率f。其方法是，將示波器的CH2 接在R（51）兩端，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大（注 意要維持信號(hào)源的輸出幅度不變），當(dāng)U0（電阻R兩端的 電壓）的讀數(shù)為最大（輸入電壓與R上的電壓沒有相位差） 時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率f。 CH1 CH

5、2 + + CH1觀測(cè)輸入 源信號(hào) CH2觀測(cè)R上的電壓 信號(hào)，注意探筆的 地要與信號(hào)源的接 在一起 諧振時(shí)兩信號(hào)同相位 信號(hào)源所輸出 的信號(hào)頻率 選擇波形 為正弦波 CH1觀測(cè)輸入 源信號(hào) 此該應(yīng)該與信號(hào)源的 地端相連，并將探筆 的接地端相此相接 CH2觀測(cè)R 上的電壓信 號(hào) 注意電阻值的選擇 R上的電壓頻率與信 號(hào)源的頻率相等 此值為諧振時(shí)電阻 上的電壓有效值 CH1為信號(hào)源信號(hào)； CH2為電阻兩端電壓； 諧振時(shí)兩信號(hào)同相位 CH1和CH2上的耦 合方式都選擇為 “交流” f (kHz) UO (V) f0= ,Q= , fL= , fH= , fH fL= ,UL (V)= , UC (

6、V)= , CH2測(cè)量C兩端的電 壓 用Measure功能測(cè) 量電壓有效值 在測(cè)量UL以及UC時(shí)，CH1 不可再與信號(hào)源相接，即 不再測(cè)量信號(hào)源 CH2測(cè)量C兩端的電壓 CH2測(cè)量L兩端的電壓 不論是CH1還是 CH2，探筆上都應(yīng) 該選擇為1X 4A、改變電阻值（R為100），重復(fù)上述測(cè)量過程； B、在測(cè)得諧振點(diǎn)以后，在諧振點(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減200Hz， 依次各取8個(gè)測(cè)量點(diǎn)（即在諧振頻率左右各取8個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量）， 逐點(diǎn)測(cè)出U（即R上電壓的有效值Vrms）之值，記入數(shù)據(jù)表格。 C、畫出U0隨f變化的變化曲線，分別計(jì)算理論的f0和Q，用實(shí)測(cè)值與 理論值相比較，并且在測(cè)量Q時(shí)，分別用測(cè)頻帶的方法，以及測(cè)諧振 時(shí)C與L上電壓有效值的方法得到Q的測(cè)量值。 D、R變大后，對(duì)比U0隨f變化的變化曲線的變化，以及f0和Q的變化， f (kHz) UO (V) f0= ,Q= , fL= , fH= , fH fL= ,UL (V)= , UC (V)= , 2找出電路的諧振頻率f。其方法是，將示波器的CH2 接在R（51）兩端，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大（注 意要維持信號(hào)源的輸出幅度不變），當(dāng)U0（電阻R兩端的 電壓）的讀數(shù)為最大（輸入電壓與R上的電壓沒有相位差） 時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻