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1、按照实验步骤整理、归纳实验数据,并计算出相应的结果。 2、心得和体会。

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实验九 RLC串联谐振电路的研究

一、实验目的

1、学习用实验方法测试RLC串联谐振电路的幅频特性曲线。

2、加深理解电路发生谐振的条件、特点,掌握电路品质因数Q的物理意义及其测定方法 二、实验原理说明

1、如图5-1所示的RLC串联电路中,当正弦交流信号的频率f改变时,电路的感抗、容抗随之而变,电路中的电流也随之而变。取电路电流I作为响应,当输入电压Ui维持不变时,在不同信号频率的激励下,测出U0之值,则I=U0/R,然后以f为横坐标,以I 为纵坐标,绘出光滑的曲线即为电流I的幅频特性,如图5-2所示。

2、在f?f0?1图5-1 图5-2

处(XL=XC)时,即幅频特性曲线尖峰所在的频率

2?LC点,该频率称为谐振频率,此时电路呈纯阻性,电路阻抗的模为最小,在输入电压Ui为定值时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压同相位,从理论上讲,此时Ui=UR=U0, UL=UC=QUi

式中的Q为电路的品质因数。 3、电路品质因数的两种测量方法

UU① 根据公式Q?L?C 测定

U0U0UC与UL分别谐振时电容器C和电感线圈L上的电压 ② 通过测量谐振曲线的通频带宽度 ?f?fh?fl

f0再根据Q? 求出Q值。

fk?flf0为谐振频率,fh和 fl 是失谐时,幅度下降到最大值的0.707倍时的上、下限频率。

Q值越大,曲线越尖锐,通频带越窄,电路的选择性越好,在恒压源供电时,电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数,而与信号源无关。

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三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 名称 函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表 频率计 谐振电路实验电路板 R=330Ω、2.2K C=2400P L=约30mH 型号与规格 数量 1 1 1 1 1 DGJ—03 备注 四、实验内容

1、实验电路

N 1

图5-3 2、实验步骤

【2】 按图5-3组成监视、测量电路。调节信号源输出电压为1V正弦信号

(保持不变),用交流毫伏表测电压,用示波器监视信号源输出

【3】 找出电路的谐振频率f0,其方法是:将交流毫伏表跨接在电阻R两端,

令信号源频率由小逐渐变大(注意维持信号幅值不变),当U0的读数最大时,读出频率计上的频率值即为谐振频率f0,并测量U0、UL0 、UC0之值(注意及时更换毫伏表的量值)。

【4】 在谐振点两侧,应先测出下限频率和上限频率及相对应的电压值,然

后逐点测出不同频率下的U0、UL 、UC。记入表格中。

f(KHz) uiiC N2L+uON1或N2RU0(V) UL(V) UC(V) Ui=1V,R=330Ω,f0= ,Q= ,fh-fl= 26

【5】 改变电阻值,重复步骤2、3的测量过程,记入表格中。

f(KHz) U0(V) UL(V) UC(V) Ui=1V,R=2.2KΩ,f0= ,Q= ,fh-fl= 五、实验注意事项

1、测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点,在变换频率测试前,应调整信号输出幅度(用示波器监视输出幅度),使其维持在1V输出。

2、在测量UC和UL时,应及时更换毫伏表的量限,而且在测量UL与UC时毫伏表的“+”端接C与L的公共点,其接地端分别触及L和C的近地端N2和N1。

3、实验过程中交流毫伏表电源线采用两线插头。 六、预习思考题

1、根据实验电路板给出的元件参数值,估算电路的谐振频率。 2、电路中R的数值是否影响谐振频率,

3、如何判断电路是否发生谐振,测试谐振点的方案有哪些? 七、实验报告

1、根据实验观测数据,绘出不同Q值时的三条幅频特性曲线。

2、计算出通频带与Q值,说明不同R值时对电路通频带与品质因数的影响。 3、对两种不同的测Q值的方法进行比较,分析误差原因。

4、谐振时,比较输出电压U0与输入电压Ui是否相等?试分析原因。 5、通过本实验,总结、归纳串联谐振电路的特性。

心得体会及其它。

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