1、實(shí)驗(yàn)六RLC串聯(lián)諧振電路的研究,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測(cè)定方法。,二、實(shí)驗(yàn)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(shí)，則稱該一端口網(wǎng)絡(luò)處于諧振狀態(tài)。通過(guò)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)。,2、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(shí)，其端口

2、電壓與端口電流同相位。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,3、諧振電路的特性,電路達(dá)到諧振時(shí)，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(shí)，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(shí) UiURUO，ULUcQUi，有,式中的Q 稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。,在電路的L、C和信號(hào)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。,4、品質(zhì)因數(shù)Q的測(cè)量方法,一是根據(jù)公式 測(cè)定，Uc與UL分別為諧振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓。,另一方法是通過(guò)測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度f(wàn)

3、f2f1，再根據(jù) 求出Q值。式中fo為諧振頻率，f2和f1是失諧時(shí)， 亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的0.707倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟,1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備,圖3、實(shí)驗(yàn)單元HE-15的串聯(lián)諧振電路,圖4、正弦信號(hào)從虛擬信號(hào)發(fā)生器輸出，輸出線使用雙鱷魚夾信號(hào)線，輸出到諧振電路的激勵(lì)端口上,在虛擬信號(hào)發(fā)生器輸出有效值3V的正弦信號(hào),圖5、真有效值交流毫伏表，用來(lái)測(cè)量電路中的電壓。 1、在 不了解實(shí)驗(yàn)電壓大小的情況下，應(yīng)先選擇較大量程，測(cè)量時(shí)逐步切換至合適量程； 2、L、C上的電壓大于R上電壓，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意切換量程； 3、當(dāng)電壓超量程報(bào)警時(shí)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

4、較大量程再進(jìn)行測(cè)量。,2、實(shí)驗(yàn)步驟,(1)利用HE-15實(shí)驗(yàn)箱上的“R、L、C串聯(lián)諧振電路”，按圖6組成監(jiān)視、測(cè)量電路。選C1=0.01F。用交流毫伏表測(cè)量電壓， 用示波器監(jiān)視信號(hào)源輸出（可選）。令信號(hào)源輸出電壓Ui=3V，并保持不變。,(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(hào)源的輸出幅度不變，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大，當(dāng)Uo的讀數(shù)為最大時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率f0，并測(cè)量UC與UL之值。 本步驟的注意事項(xiàng)：,實(shí)驗(yàn)電路諧振時(shí)Uo的大小并不等于輸入電壓 f0應(yīng)至少精確到100Hz 測(cè)量UC和UL注意及時(shí)更換毫伏表的量限,(3)在諧振點(diǎn)兩側(cè)

5、，按頻率遞增或遞減500Hz或1KHz，依次各取8 個(gè)測(cè)量點(diǎn)(即總測(cè)量點(diǎn)數(shù)為17個(gè)），逐點(diǎn)測(cè)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(cè)量過(guò)程,測(cè)試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)，不必完全拘泥于500或1KHz的頻率變化要求 測(cè)量UL與UC時(shí)毫伏表的“”端接C與L的公共點(diǎn)，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(xiàng),五、思考題,根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(cè)試諧振點(diǎn)的方案有哪些,4.電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，為什么輸入電壓不能太大， 如果信號(hào)源給出3V的電壓，電路諧振時(shí)，用交流毫伏表測(cè)