实验七RLC串联谐振电路
实验七 RLC串联谐振电路 一、实验目的
1. 通过实验,了解RLC谐振回路的谐振频率及频率特性曲线的物理意义。 2. 掌握频率特性曲线及Q值的测量方法。
二、实验仪器
1. 函数信号发生器 一台 2. 低频毫伏表 一台
3. 示波器 一台 4. 实验电路板 一块
5. 电路综合实验板(或DJB-1电工实验箱) 一台
三、实验原理
RLf、、串联电路中,当正弦信号源的频率改变,电路中如图7-1所示的C
f的感抗,容抗随之而变,电路中的电流也随而变。取电路电流?为响应,当输入
R电压维持不变时,在不同信号频率的激励下,测出电阻两端电压值,则UUR
URf,,,然后以为横坐标,以?为纵坐标,绘出光滑的曲线,即为幅频特性曲R
线,亦称电流谐振曲线(见图7-2)。
图7-1 图7-2
1f,X,X在处(),即幅频特性曲线尖峰所在的频率点,该频率LC02,LC
称为谐振频率,此时电路呈纯阻,阻抗的模为最小。在输入电压为定值时,电Ui
U,U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。 iR
U,U,QU;式中的称为电路品质因数。值的两种测量方法: QQLOCOi
UULOCOQ,,一是根据公式测定 UUii
LUU与分别为谐振时电容器和电感线圈上的电压。 CCOLO
,f,f,f另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度,再根据hL
fofffQ,求出值。式中为谐振频率,和是失谐时,幅度下降到最大QohLf,fhL
值的0.707倍时的上、下频两点。
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,Q
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。对于并联电路的谐振特性,由于它与串联电路具有对偶的关系,所以就不重复了。 四、实验内容
方案
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一:(电路综合实验板)
1.RLC串联谐振电路参数的测量
闭合开关S3,S?1 ,S?6,得到图7-3。调节信号源输出电压为1V正弦信号, 并在整个实验过程中保持不变。
LC..3 1W3 f找出电路的谐振频率,其方法是: 0.01μ 10mH 100Ω 01 o
将交流毫伏表跨接在电阻W两端, 图 7-3 3
当调节信号源的频率时(注意要维持信号源的输出幅度不变),U的读数会随之变化,W
f当U的读数为最大时,读得信号源上的频率值即为电路的谐振频率,并测量UWWo之值(注意及时更换毫伏表的量限),电容和电感的电压U,U之值,计算COLOI=U/W,Q=U/U,记入表7-1中。 OW3COi
表7-1
Uf(KHz)UUI QW3 WoLOCOo
100,
2. RLC串联谐振电路谐振特性曲线的测量
(1).先测出谐振点的频率f及U的幅度. oW
(2).向下改变信号源频率,使U的幅度为f时的0.707倍. 此时的f为f;向Wo0.7l上改变信号源频率,使U的幅度为f时的0.707倍,此时的f为f。同理,可测出Wo0.7hf和f0.1l0.1h.
(3).平滑连接以上五点,则为谐振特性曲线图。
表7-2
f(KHz) fffff0.1L 0.7L o 0.7h 0.1h
U W
foQ, f,fhL
根据表格值画出电流谐振曲线图。
?U
W
W
WR
f(KHz) 0
方案二:(原理图参照图 7,4)
图 7-4
1.参照原理图接好电路,由此得到图7-5。用交流毫伏表测电压,用示波器监视信
号源输出,令其输出电压Ui?3V,并保持不变。
图 7-5
2.找出电路的谐振频率fo,其方法是,将毫伏表接在R(510Ω)两端,令信号源的频率由小逐渐变大(注意要维持信号源的输出幅度不变),当Uo的读数为最大时,读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率fo,并测量Uc与U之值,注意及时更l
换毫伏表的量限。
3.在谐振点两侧,按频率递增或递减500HzH或1KHz,依次取8个测量点,逐点测出Uo,U,Uc之值,记入数据表格。 l
f f f f f f f 0.10.50.7o0.70.50.1F(KHz) Uo(V) UL(V) Uc(V)
Ui=3V,R,510Ω,C=2200P,fo= Q= fH-fL=
4.改变电阻值,重复步骤2,3的测量过程
F(KHz) Uo(V) UL(V) Uc(V)
Ui=3V,R,2.2KΩ,C=2200P fo= Q= f2-f1= 五、思考题
1.如何判别电路是否发生谐振,电路中R的值是否影响谐振频率值。 2.电路发生谐振时,为什么输入电压不能太大,
3.要提高R、L、C串联电路的品质因素,电路参数应如何改变,