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文檔簡介
1、肝方丿實驗報專業(yè):姓名:學號:日期:地點:控制_曾坤315010411911.4東 3-202課程名稱: 實驗名稱: 一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?三、主要儀器設(shè)備(必填) 五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 七、討論、心得電路與模擬電子技術(shù)實驗調(diào)諧電路功效的研究.指導老師:實驗類型:二、實驗內(nèi)容和原理(必填) 四、操作方法和實驗步驟六、實驗結(jié)果與分析(必填)王旃電路實驗成績:同組學生姓名:、實驗?zāi)康暮鸵?、掌握諧振頻率及品質(zhì)因數(shù)的測量方法;2、掌握頻率特性曲線的測量與作圖技巧;3、了解諧振電路的選頻特性、通頻帶及其應(yīng)用;的影響和修正方法。4、研究電感線圈以及信號源的非理想狀態(tài)對諧振特性測量、實驗內(nèi)容和原
2、理由電阻器、電感器和電容器串聯(lián)組成的一端口網(wǎng)絡(luò),其等效復(fù)阻抗為:RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時,電路具有的特點:1、電路的阻抗最小;2、電路的電流達到最大值,該值的大小取決于一端口網(wǎng)絡(luò)的等效阻值,與電感和電容的值無關(guān),即J上Jomax 而3、電壓、電流同相位;4、電感與電容上的電壓有效值相等,相位相反,電抗壓降等于零。三、主要儀器設(shè)備1信號發(fā)生器2、DG08模塊3、示波器4、寬頻帶電壓表L/wv5、電阻箱四、操作方法和實驗步驟由電阻器、電感器和電容器組成RLC串聯(lián)電路,選擇 L=40mH,UsC=0.1 F, R=100 ,電路輸入端接信號發(fā)生器,使其輸出正弦信號。 計算品質(zhì)因數(shù)(由于電感的制造工藝
3、使得其偏差較大,因此只能參考,若要精確計算 f。,可能需要先測定電感的值)。1、 根據(jù)提供的設(shè)備,預(yù)先計算出諧振頻率f0的值,確定信號源輸出幅值和LR、LL、Uc的極值范圍。2、 以f0為中心向左右擴展,保持US幅值基本不變,依次改變 f,測量UR、U、UC、ULc,畫出幅頻 特性曲線。3、 將R由100 改為1K,重復(fù)測量UR、UL、UC、ULc,再次繪制幅頻特性曲線。4、畫出上述兩個Q值下的通用諧振曲線。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理。由元件的標稱值粗略計算諧振頻率f0,由串聯(lián)諧振公式得:Jo = $*t 2516 4GHz加 Stti/LC 27ri/4O x 10-3 x 0,1 x 10因此
4、我們調(diào)節(jié)的頻率范圍應(yīng)主要在2.5kHz左右。在R=100,U=3V的情況下,改變f在f0兩邊擴展,測量的數(shù)據(jù)如下(在實驗室中測得)頻率/kHzUl/VUc/VUr/V頻率/kHzUl/VUc/VUr/V0.580.153.130.102.5513.0511.801.970.780.313.270.152.6012.2510.701.810.970.513.470.202.6511.769.701.671.130.743.690.252.7010.698.871.531.260.983.930.302.759.998.021.411.371.254.170.352.809.387.281.301
5、.471.544.440.402.858.866.621.211.551.814.690.452.908.426.101.131.622.134.940.502.957.965.601.051.682.415.370.553.007.575.180.991.752.815.710.633.107.004.470.881.813.266.040.703.206.463.900.781.853.556.430.743.306.013.440.721.893.896.700.803.405.713.060.661.934.257.140.883.505.452.740.601.974.827.550
6、.983.605.222.490.562.015.288.021.013.705.042.270.522.055.988.451.123.804.792.050.492.096.719.071.213.904.651.890.462.127.319.491.344.004.521.750.432.168.2410.291.434.104.411.630.412.209.3011.001.634.404.061.310.362.2611.0312.241.884.803.801.020.312.3112.4613.032.085.203.630.830.272.3613.5613.402.215
7、.703.400.640.232.4114.1714.082.266.003.320.570.212.4614.1413.672.216.503.230.470.182.5013.7612.802.127.003.170.400.16在R=1k的情況下,測量了數(shù)據(jù)如下:(由于在實驗室中時間不足,故其是在仿真軟件上完成,其中U=8.88V)頻率/kHzUl/VUc/VUr/V頻率/kHzUl/VUc/VUr/V0.650.588.713.562.65.85.438.880.750.778.654.072.655.915.328.870.91.098.544.832.76.015.218.861.
8、11.68.345.772.86.2158.821.32.168.096.612.96.44.798.761.452.617.867.1636.574.598.691.63.077.67.643.16.744.48.61.853.837.18.263.37.034.038.424.276.788.523.67.393.548.052.14.566.558.6647.7537.532.24.836.328.764.37.952.667.172.35.096.18.824.78.152.296.672.355.225.998.855.28.321.936.122.45.345.888.875.88
9、.441.615.542.455.465.768.886.58.521.344.982.55.585.658.887.58.561.074.362.555.695.548.89六、實驗結(jié)果與分析我們可以看出Ur、UL和UC基本上都諧振頻率當R=100時,繪制幅頻特性曲線如右圖:(約為2.41kHZ)附近達到峰值,在峰值處 兩端電壓為2.26V,低于3V,可能是因為電感 本身存在電阻,40mH電感用萬用表實測電阻 約20,由此計算R分壓應(yīng)接近2.5V,另外 可能存在一些線路上的壓降,所以測得結(jié)果非 常符合實際。另外可計算得 RLC諧振電路的品 質(zhì)因數(shù)Q=6.32,故L和C兩端的電壓值應(yīng)該 接近
10、2.26 X 6.32=14.28V,實測 Ulo=14.14V,fo左側(cè)變化快,右側(cè)變化慢;電容電壓在foUCo=13.67V,都比較符合預(yù)期結(jié)果。且由圖中看出電感電壓在 左側(cè)變化快,右側(cè)變化慢,也非常符合元件特性。用每一個UR同時除以2.26V,得出的數(shù)據(jù)然后畫出 Q=6.32時的通用諧振曲線如下:可見當品質(zhì)因數(shù)為 6.32時,曲線在諧振頻率處達到峰值,即放大倍數(shù)最大,且在諧振頻率附近位置,曲 線較為尖銳,通頻帶寬較窄。當串聯(lián)電阻R=1k時,繪制幅頻特性曲線如下:1U9362.41kHZ更接近于UL易有其諧振頻率約為 2.55kHZ左右。可以看出其相較于件為非理想所造成的。可計算出此時的
11、Q值為0.632,下面是Q為0.632時的通用諧振曲線:fo可猜測可能是由于實驗室元器1.20.&ooo0OO0.40.2d ooooQOGOOO心得七、討論、通過本次實驗,我了解了RLC串聯(lián)電路諧振頻率的測定方法,雙蹤示波器的使用更加熟練了。其次在一開始做100 Q的實驗時,由于自己過分關(guān)注數(shù)據(jù)在小范圍內(nèi)的變化,導致自己浪費了大量的時間在這上 面,以至于后面做1000 Q都沒有時間在實驗室內(nèi)完成,無奈之下測了盡可能多的100Q數(shù)據(jù)以便數(shù)據(jù)分析和圖表繪制。然后由于后者必須在仿真軟件上完成,從而讓我認識到自己在對仿真軟件的操作上的不熟(以前其實不是很重視對這個軟件操作的掌握)。以后一定多
12、在這上模擬來增加自己的熟練度。其次,在仿真軟件完成1000Q的模擬之后,又嘗試了一下100Q的仿真,然而仿真結(jié)果與在實驗室中測得的結(jié)果相差甚遠,通過詢問老師,才知道(1) Vp為Vpp的1/2 , (2) Multisim 中函數(shù)發(fā)生器如果接的是“ +- ”兩極,則其輸出的電壓是設(shè)定的兩倍(這樣才有了信號源輸出電壓為8.88V的原因),而接“ +”和中線后輸出的電壓則為設(shè)定電壓。同時在1000 Q模擬中,我同時使用了三個示波器分別測量三個元器件的電壓,當時還心存疑惑這樣用是不是正確的。后來知道在仿真中這樣做是正確的,因為Multisim 中的示波器實際上相當于一個能看波形的交流電壓表,沒有共地
13、限制。而實際中的示波器則在使用雙通道后有 共地限制,故在實際中就算有足夠數(shù)量的示波器也不能像這樣使用。本實驗也讓我加深了對模電課中相關(guān)概念的理解!附Multisim仿真連線圖0 -(自主研究):定量或定性研究實際電感器的非理想性對諧振頻率、選頻能力的影響實際電感器有一定內(nèi)阻,故可以看做一個電阻R與一個理想電感器串聯(lián)組成,且測得實驗室中電感內(nèi)阻約為20Q。因此我們以在multisim 中可以在原基礎(chǔ)上在電感一端串聯(lián)一個20Q的電阻來進行實驗以對比。接線圖如下圖所示:Exc Trig -EstlTrig.XSC37U . . I20iQ【40eH.C1ihOJpFExtTrtfi* R 1 H ,
14、100QQ測得數(shù)據(jù)如下表:頻率/kHzUl/VUc/VUr/V頻率/kHzUl/VUc/VUr/V0.70.678.653.812.655.795.218.680.91.098.494.792.75.885.118.671.11.598.275.722.86.084.898.631.42.437.846.936.414.518.51.653.187.397.643.36.833.988.241.93.926.878.23.77.263.357.812.14.496.448.494.27.632.757.232.355.988.6458.052.046.372.45.245.768.6868.3
15、31.465.522.455.365.658.77.58.530.974.512.55.475.548.7做出圖像如下所示:通用諧振曲線如下:0.200000Q0000O0將其與上繪制一起有:O DO O<50O OO OO O0.60.402QO_O345QO7a我們可以看出,在外電阻較大的情況下,存在內(nèi)阻對電感的影響不算很大,如該實驗中,在 外電阻1000Q (相較于20Q大得多),其諧振頻率與理想電感只差了 O.lkHZ左右,而選頻 能力則幾乎不變!同時由于在實驗室內(nèi)的電感即為非理想狀態(tài), 故我們再模擬一次理想狀態(tài)下的100 Q的實驗, 測得數(shù)據(jù)如下:頻率/kHzUl/VUc/VUr/V頻率/kHzUl/VUc/VUr/V1.51.23.40.322.613.3112.622.061.651.643.880.42.711.5710.211.661.83.574.30.512.89.987.411.3224.815.70.7136.814.930.922.26.28.111.133.25.583.410.6
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