6RLC串聯(lián)諧振(6)劉驍

1、實驗六RLC串聯(lián)諧振電路的研究 1一、實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)用實驗方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。2. 加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測定方法。 2二、實驗原理 1、諧振電路的組成 當(dāng)含有電感L、電容C的一端口網(wǎng)絡(luò)的端口電壓與端口電流同相位，呈現(xiàn)電阻性質(zhì)時，則稱該一端口網(wǎng)絡(luò)處于諧振狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)或電源頻率，能發(fā)生諧振的電路，稱為諧振電路。諧振是線性電路在正弦穩(wěn)態(tài)下的一種特定的工作狀態(tài)。32、電路諧振的條件由電阻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，其端口電壓

2、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43、諧振電路的特性電路達(dá)到諧振時，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，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 UiURUO，ULUcQUi，有式中的Q 稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。5 在電路的L、C和信號源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。64、品質(zhì)因數(shù)Q的測量方法一是根據(jù)公式 測定，Uc與UL分別為諧振時電容器C和電感線圈L上的電壓。另一方法是通過測量諧振曲線的通頻帶寬度ff2f1，再根據(jù)

3、 求出Q值。式中fo為諧振頻率，f2和f1是失諧時， 亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的0.707倍時的上、下頻率點。7三、實驗內(nèi)容和步驟1、實驗設(shè)備圖3、實驗單元HE-15的串聯(lián)諧振電路8圖4、正弦信號從虛擬信號發(fā)生器輸出，輸出線使用雙鱷魚夾信號線，輸出到諧振電路的激勵端口上9 在虛擬信號發(fā)生器輸出有效值3V的正弦信號10圖5、真有效值交流毫伏表，用來測量電路中的電壓。1、在 不了解實驗電壓大小的情況下，應(yīng)先選擇較大量程，測量時逐步切換至合適量程；2、L、C上的電壓大于R上電壓，測量時應(yīng)注意切換量程；3、當(dāng)電壓超量程報警時應(yīng)先拔下輸入導(dǎo)線，然后按復(fù)位按鈕，告警消失后切換至較大量程再進(jìn)行測量。1

4、12、實驗步驟(1)利用HE-15實驗箱上的“R、L、C串聯(lián)諧振電路”，按圖6組成監(jiān)視、測量電路。選C1=0.01F。用交流毫伏表測量電壓， 用示波器監(jiān)視信號源輸出（可選）。令信號源輸出電壓Ui=3V，并保持不變。12(2)找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R(200)兩端，維持信號源的輸出幅度不變，令信號源的頻率由小逐漸變大，當(dāng)Uo的讀數(shù)為最大時，讀得頻率計上的頻率值即為電路的諧振頻率f0，并測量UC與UL之值。 本步驟的注意事項：實驗電路諧振時Uo的大小并不等于輸入電壓f0應(yīng)至少精確到100Hz測量UC和UL注意及時更換毫伏表的量限13(3)在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500

5、Hz或1KHz，依次各取8 個測量點(即總測量點數(shù)為17個），逐點測出UO，UL，UC之值，記入數(shù)據(jù)表格。 (4)選C1=0.01F，R2=1K,重復(fù)步驟2，3的測量過程14測試頻率點的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點，不必完全拘泥于500或1KHz的頻率變化要求測量UL與UC時毫伏表的“”端接C與L的公共點，其接地端分別觸及L和C的近地端N2和N1。注意觀察UL與UC出現(xiàn)最大值的頻率與諧振頻率f0的關(guān)系四、注意事項15五、思考題根據(jù)實驗線路板給出的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率。改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率值？如何判別電路是否發(fā)生諧振?測試諧振點的方案有哪些164.電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，為什么輸入電壓不能太大， 如果信號源給出3V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測U