串联谐振电路实验的心得体会

串联谐振电路实验的心得体会

篇一：实验九串联谐振电路实验

实验九

串联谐振电路实验

一、实验目的

1．测量RLC串联电路的谐振曲线，通过实验进一步掌握串联谐振的条件和特点。 2．研究电路参数对谐振特性的影响。

二、原理

1．RLC串联电路在图9-1所示的，RLC串联电路中，若取电阻R两端的电压为输出电压，则该电路输出电压与输入电压之比为：

U2R

??U1R?j（?L?1)

?C

?L

tg?1

R

1

图9-1

图9-2

2．幅频特性

电路网络输出电压与输入电压的振幅比随ω变化的性质，称为该网络的幅频特性，如图9-2所示。 3．谐振条件二阶带通网络的幅频特性出现尖峰的频率f0称为中心频率或谐振频率。此时，电路的电抗为零，阻抗值最小，等于电路中的电阻，电路成为纯电阻性电路,串联电路中的电流达到最大值。

电流与输入电压同相位。我们把电路的这种工作状态称为串联谐振状态。电路达到谐振状态的条件是：

1

?0L＝或 ?0

?0C4．通频带宽

改变角频率ω时，振幅比随之变化，当振幅比下降到最大值的1/角频率ω1、ω2叫做3分贝角频率，相应的频率两个f1和f2称为3分贝频率。两个角频率之

差称为该网络的通频带宽：

R

BW??2－?1＝

L

RLC串联电路幅频特性可以用品质因数Q来描述：

??L1Q?0?0

BWR?0CR

三、实验仪器和器材

1．函数信号发生器 2．示波器 3．电阻 4．电感5．电容

6．实验电路板 7．短接线 8．导线

四、实验内容及步骤

1．连接实验电路

按图9-3所示连接电路。其中，电感L= 33mH,电容C=μF,电阻R分别取620Ω和Ω,图中r为电感线圈本身的电阻。

图9-3

2．测绘谐振曲线

测量结果填入表9-1中。

表9-1 R=620Ω的谐振特性

3．研究电路参数对谐振曲线的影响

将图9-3中电阻改为Ω，重复2中步骤，结果填入表9-2中。

表9-2 R=Ω的谐振特性

4．计算通频带宽BW和品质因数Q 将计算结果填入表9-3中。

表9-3 通频带宽BW和品质因数Q

五、思考题

1. 实验中怎么样判断电路已经处于谐振状态？

答：调节频率，使得电压U2达到最大值，这时候电路就在此谐振频率上达到谐振状态 2. 用实验获得的谐振曲线分析电路参数对谐振曲线的影响。

答：谐振频率值和电感和电容有关，故电阻对谐振频率基本没有影响。电阻越大，通频带宽越大，品质因数越小，谐振曲线相应衰减速度减慢 3. 怎样利用表9-1中的数据求的电路的品质因数Q？

??L1

答：利用观察得到的谐振频率，利用公式Q?0?0?也就是谐振频率乘以电

BWR?0CR

感除以电阻即可。

篇二：RLC串联谐振电路。实验报告

二、RLC串联谐振电路目的及要求：（1）设计电路（包括参数的选择）

（2）不断改变函数信号发生器的频率，测量三个元件两端的电压。

以验证幅频特性

（3）不断改变函数信号发生器的频率，利用示波器观察端口电压与

电流相位,以验证发生谐振时的频率与电路参数的关系（4）用波特图示仪观察幅频特性

（5）得出结论进行分析并写出仿真体会。

二阶动态电路的响应（RLC串联）

可用二阶微分方程描述的电路成为二阶电路。此电路在输入为零值时的响应称为零输入相应，在零值初始条件下的响应称为零状态响应。欠阻尼情况下的衰减系数为：??R .

2L

.

其震荡频率?

d为：?d?；

RLC串联谐振电路条件是：电压U与电流I同相。

z?R?jX?R?j;

当?L?

?C

时，谐振频率为f?f0

1;

在电路参数不变的情况下，可调整信号源的频率使电路产生串联谐振；在信号源频率不变的情况下，改变L或C使电路产生串联谐振是。电路的频率特性，电路的电流与外加电压角频率的关系称为电流的幅频特性。

串联谐振电路总阻抗Z=R，其值最小，如电源电压不变，回路电流I=U/R，其值最大；改变信号源的频率时，可得出

电流与频率的关系曲线；

三.设计原理：

一个优质电容器可以认为是无损耗的（即不计其漏电阻），而一个实际线圈通常具有不可忽略的电阻。把频率可变的正弦交流电压加至电容器和线圈相串联的电路上。

若R、L、C和U的大小不变，阻抗角和电流将随着信号电压频率的改变而改变，这种关系称之为频率特性。当信号频率为

f=f0?现象，且电路具有以下特性：

（1）电路呈纯电阻性，所以电路阻抗具有最小值。（2）I=I。=U/R

即电路中的电流最大，因而电路消耗的功率最大。同时线圈磁场和电容电

时，即出现谐振

厂之间具有最大的能量互换。工程上把谐振时线圈的感抗压降与电源电压之比称之为线圈的品质因数Q。

四.RLC串联谐振电路的设计电路图：

自选元器件及设定参数，通过仿真软件观察并确定RLC 串联谐振的频率，通过改变信号发生器的频率，当电阻上的电压达到最大值时的频率就是谐振频率。设计RLC串联电路图如下图：

RLC串联谐振电路

当电路发生谐振时，XL?XC或?L?C1=,L1=1mH,R1=510Ω。

根据公式f0

1

?C

（谐振条件）。其中。

可以得出，当该电路发生谐振

时，频率f0?70KHz。RLC串联电路谐振时，电路的阻抗最小，电流最大；电源电压与电流同相；谐振时电感两端电压与电容两端电压大小相等，相位相反。

五.用调节频率法测量RLC串联谐振电路的谐振频率f0

在用Multisim仿真软件连接的RLC串联谐振电路，电容选用C1=,电感选用L1=1mH,电阻选用R1=510Ω。电源电压us处接低频正弦函数信号发生器，电阻电压uR处接交流毫伏表。

保持低频正弦函数信号发生器输出电压us不变，改变信号发生器的频率（由小逐渐变大），观察交流毫伏表的电压值。当电阻电压uR的读数达到最大值（即电流达到最大值）时所对应的频率值即为谐振频率。将此时的谐振频率记录下来。

表1谐振曲线的测量数据表

R当频率为70KHz时：

图2 f0?70KHz时的波形图

观察波形，函数信号发生器输出电压us和电阻电压uR 相位不同，此时电路呈现电感性。当频率f0?108kHz时：图3f0?108kHz时波形图

观察波形，函数信号发生器输出电压us和电阻电压uR 同相位，可以得出，此时

电路发生谐振，验证了实验电路的正确，与之前得出的理论值相等。因此证明实验电路的连接是正确的。当频率为f0?150kHz时：

图 4 f0?150kHz时波形图

观察波形，函数信号发生器输出电压us和电阻电压uR 相位不同，此时电路呈现出电容性。

六.用波特图示仪观察幅频特性。

按下图所示，将波特图仪XBP1连接到电路图中。双击波特图仪图标打开面板，面板上各项参数设置如图下图所示。打开仿真开关，在波特图仪面板上出现输出u0的幅频特性，拖动红色指针，使之对应在幅值最高点，此时在面板上显示出谐振频率f0?。

图5 波特图

七.结论与体会：

通过本次是我掌握好了RLC谐振电路的基本规律和它的调整方法，实验中测量谐振

频率的方法有：调节频率法、示波器法、电感电容法。

本次实验选择的是调节频率法。本次实验用Multisim仿真软件对RLC串联谐振电路进行分析，设计出了准确的电路模型，也仿真出了正确的结果。并且得到了RLC串联谐振电路有几个主要特征：

谐振时，电路为阻性，阻抗最小，电流最大。可在电路中串入一电流表，在改变电路参数的同时观察电流的读数，并记录，测试电路发生谐振时电流是否为最大。一个正弦稳态电路，当其两端的电压和通过的电流同相位，则称为电路发生谐振，此时的电路称为谐振电路。实现谐振的基本方法是：

角频率?0（或频率f0）不变，调节电感L值和电容C值电感L不变，调节角频率?0（或频率值和电感L值；

谐振时，电源电压与电流同相。这可以通过示波器观察电源电压和电阻负载两端电压的波形中否一样的相而得到。

f

）值和电容C值电容C不变，调节角频率?0（或频率f0）篇三：RLC串联谐振电路的实验报告

RLC串联谐振电路的实验研究

一、摘要：

从RLC 串联谐振电路的方程分析出发，推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因数和输入阻抗，并且基于Multisim仿真软件创建RLC 串联谐振电路，利用其虚拟仪

表和仿真分析，分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。其结果表明了仿真与理论分析的一致性，为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。

二、关键词：RLC；串联；谐振电路；三、引言

谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。通常，谐振电路由电容、电感和电阻组成，按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。

由于谐振电路具有良好的选择性，在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如，串联谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象，在无线电通信技术领域获得了有效的应用，例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时，就可使该频率或频带内的信号特别增强，而把其他频率或频带内的信号滤去，这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研究串联谐振有重要的意义。

在含有电感L 、电容C 和电阻R 的串联谐振电路中，需要研究在不同频率正弦激励下响应随频率变化的情况，即频率特性。Multisim 仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用，其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人员提供了一种可靠的分析方法，同时也缩短

了产品的研发时间。

四、正文

（1）实验目的：

1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。

2.掌握谐振频率的测量方法。

3.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。

4.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

实验原理：

RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。

该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j

当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω0 =1/LC ，谐振频率f0=1/2π

LC 。

谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率ω无关，当ωω0时，电路呈感性，阻抗角φ>0。 1、

电路处于谐振状态时的特性。

（1）、回路阻抗Z0=R,| Z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。（2）、回路电流I0的数值最大，I0=US/R。（3）、电阻上的电压UR的数值最大，UR =US。

（4）、电感上的电压UL与电容上的电压UC数值相等，相位相差180°，UL=UC=QUS。

2、电路的品质因数Q

电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即：

Q=UL（ω0）/ US= UC（ω0）/ US=ω0L/R=1/R*L/C

（3）谐振曲线。

电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。

在US、R、L、C固定的条件下，有

I=US/R2?2

UR=RI=RUS/R2?2

UC=I/ωC=US/ωCR2?2 UL=ωLI=ωLUS/R2?2

改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路电流与电阻电压成正比。从图中可以看到，UR的最大值在谐振角频率ω0处，此时，UL=UC=QUS。UC的最大值在ωω0处。

图表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中（Q11/2 时，UC和UL曲线才出现最大值，否则UC将单调下降趋于0，UL将单调上升趋于US。

仿真RLC电路响应的谐振曲线的测量

仿真RLC电路响应的谐振曲线

（4）Multisim电路仿真

10mH电路

（5）品质因数Q

RLC串联回路中的L和C保持不变，改变R的大小，可以得出不同Q 值时的幅频特性曲线。取R =1Ω，R =10和R=100三种阻值分别观察品质因数Q。

R= 100 时的幅频特性