電工電子實驗一第4次課,網(wǎng)絡的幅頻相頻特性P55 串聯(lián)諧振電路P60,,一、串聯(lián)諧振電路P60,右圖是RLC串聯(lián)電路的頻域表示。US是正弦交流電壓，作為電源的負載阻抗 Z=R+jL1/(C)，是角頻率的函數(shù)。,,回路電流 I 與輸入信號的頻率關系曲線稱為串聯(lián)諧振特性曲線，如圖下圖所示。,可見，回路電流 I 隨輸入信號頻率的改變而變化。RLC串聯(lián)電路諧振時（=0），I 達到最大值 I =I0，且與輸入電壓同相。此時的頻率f0稱為諧振頻率。,對應 I= 0.707I0的頻率稱為半功率點頻率，分別為f1 ，f2 。半功率點的電壓與電流相位差為45,串聯(lián)諧振電路原理,電路串聯(lián)諧振時有如下特點： 1感抗等于容抗： XL0XC0=0 2諧振頻率： 0=1 / f0=1/(2 ) 3等效阻抗最小且為純電阻： Z0=R 4回路電流最大： I0=US/R 5L和C上的電壓： UC0=UL0=QUS 6電路Q值： Q = 0L/R = 1/(0RC) = /R= f0 / (f2f1) 7通頻帶： B = f2f1 = f0 / Q = R / (2L),串聯(lián)諧振電路原理,1、測量諧振頻率f0: 調(diào)整信號源頻率，根據(jù)諧振時回路電流最大，即電阻R上電壓UR最大，找出諧振頻率f0。即：,,,,,,正弦波,監(jiān)測US=0.5V,測量接線圖一,調(diào)整信號源頻率時一方面注意觀察毫伏表讀數(shù)是否為最大值，同時注意保持（調(diào)信號源電壓幅度）示波器讀數(shù)US=0.5V。,串聯(lián)諧振電路測量,,,,,,,2、測量諧振頻率f 0和電阻R的電壓UR0 : 調(diào)整信號源頻率，根據(jù)諧振時回路電流與輸入電壓同相，找出諧振頻率f 0。即：,,,,,正弦波,測量接線圖二,,連接示波器CH2。調(diào)整信號源頻率時一方面注意觀察示波器顯示的兩路正弦波是否同相，同時注意保持示波器讀數(shù)US=0.5V。兩條件同時滿足時，信號發(fā)生器的頻率即為f 0 ，毫伏表的讀數(shù)即為UR0 。,串聯(lián)諧振電路測量,,,,,,,,監(jiān)測US=0.5V,3、測量半功率點頻率 f1 和 f2 : 測量接線圖二，降低信號源頻率（小于f0 ），一方面使示波器顯示的兩路正弦波相位差為45，同時注意保持示波器讀數(shù)US=0.5V。兩條件同時滿足時，信號發(fā)生器的頻率即為f1 ，(此時毫伏表的讀數(shù)應為0.707UR0 ) 。 升高信號源頻率（大于f0 ），一方面使示波器顯示的兩路正弦波相位差為45，同時注意保持示波器讀數(shù)US=0.5V 。兩條件同時滿足時，信號發(fā)生器的頻率即為f 2 ，(此時毫伏表的讀數(shù)應為0.707UR0 )。,串聯(lián)諧振電路測量,,,,,正弦波,測量接線圖三,,4、測量諧振時電容C的電壓UC0:,將測量接線圖二改接三根連線（如測量接線圖三中綠線），毫伏表的讀數(shù)即為UC0 (毫伏表需換檔) 。,串聯(lián)諧振電路測量,,,,,,,,5、測量諧振時電感L的電壓UL0:,,,,,,正弦波,測量接線圖四,,將測量接線圖三改接兩根連線（如測量接線圖四中紫線），毫伏表的讀數(shù)即為UL0 。,,,串聯(lián)諧振電路測量,,,,,,,6、驗證Q值： 根據(jù)教材P60中Q值的計算公式，將前面相關實測數(shù)據(jù)代入公式計算Q值，理論上兩個Q值應相等。若誤差大于10%，應考慮前面的測量數(shù)據(jù)可能有誤，應分析出錯的原因并重測數(shù)據(jù)。,串聯(lián)諧振電路測量,7、測量并記錄表3.13各頻率下的VRt： 接線如測量接線圖二，在2kHz 30kHz頻率范圍內(nèi)從低到高依次改變頻率，用毫伏表測量并記錄各頻率下的URt ，計算 I 值。 為了保證測量數(shù)據(jù)有效，每次改變信號源頻率后都需重調(diào)信號源輸出電壓幅度，使示波器讀數(shù)US=0.5V。,串聯(lián)諧振電路測量,1.如果f0和f0不等，且誤差較大，你認為哪個 更準確? 為什么?,f0更準確。 因為f0是觀察交流毫伏表指針擺起最大時所對應的那個頻率，這樣人為的目測并不是很準確。再加上本電路的Q值不是很大，所以諧振點的電壓最大值看的并不是那么清晰。 而雙跡法觀察所得比較的直觀，波形重合時就是相位差為0，此時對應的頻率就是諧振點。,思考題,2.串聯(lián)諧振時，URt0為什么不等于Us ?,理論上是相等的，但是實際上不是，原因是電感上的繞線電阻與串聯(lián)電路相比不可忽略，繞線電阻分壓了。,思考題,3.分析電路中R 的大小對Q 值的影響。Q值的大 小對通頻帶B 及If串聯(lián)諧振曲線形狀的影響。,R增大：不影響fo；Q變??；B變寬； If串聯(lián)諧振曲線變矮胖 R減小：不影響fo；Q變大；B變窄； If串聯(lián)諧振曲線變瘦高,思考題,4.可以根據(jù)半功率點URt=0.707URt0的結論，用 交流毫伏表測量電壓的方法確定半功率點的 頻率。簡要敘述測試方法。,調(diào)節(jié)頻率，保證Us=0.5V，找到URt=0.707URt0的兩個半功率點,思考題,實 驗 報 告 要 求,實驗名稱； 實驗目的； 實驗儀表（應寫明具體型號）； 實驗原理及實驗電路圖； 實驗數(shù)據(jù)：整理各項測試內(nèi)容的實驗數(shù)據(jù)和串聯(lián)諧振曲線，分析實驗結果和誤差原因； 實驗小結：總結實驗的情況，實驗的收獲和體會。,