RLC串联电路的幅频相频特性测量
rlc串联电路频率特性实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除rlc串联电路频率特性实验报告篇一：RLc串联电路的幅频特性与谐振现象实验报告_-_4(1)《电路原理》实验报告实验时间：20XX/5/17一、实验名称RLc串联电路的幅频特性与谐振现象二、实验目的1．测定R、L、c串联谐振电路的频率特性曲线。
2．观察串联谐振现象，了解电路参数对谐振特性的影响。
1．R、L、c串联电路(图4-1)的阻抗是电源频率的函数，即：Z?R?j(?L?1)?Zej??c三、实验原理当?L?1时，电路呈现电阻性，us一定时，电流达最大，这种现象称为串?c联谐振，谐振时的频率称为谐振频率，也称电路的固有频率。
即?0?1Lc或f0?12?LcR无关。
图4-12．电路处于谐振状态时的特征：①复阻抗Z达最小，电路呈现电阻性，电流与输入电压同相。
②电感电压与电容电压数值相等，相位相反。
此时电感电压(或电容电压)为电源电压的Q倍，Q称为品质因数，即Q?uLuc?0L11ususR?0cRRc在L和c为定值时，Q值仅由回路电阻R的大小来决定。
③在激励电压有效值不变时，回路中的电流达最大值，即：I?I0?usR3．串联谐振电路的频率特性：①回路的电流与电源角频率的关系称为电流的幅频特性，表明其关系的图形称为串联谐振曲线。
电流与角频率的关系为：I(?)?us1??R2??L???c??2?us0??R?Q2?0??I00??1?Q2?0?2当L、c一定时，改变回路的电阻R值，即可得到不同Q 值下的电流的幅频特性曲线(图4-2)图4-2有时为了方便，常以?I为横坐标，为纵坐标画电流的幅频特性曲线(这称?0I0 I下降越厉害，电路的选择性就越好。
I0为通用幅频特性)，图4-3画出了不同Q值下的通用幅频特性曲线。
回路的品质因数Q越大，在一定的频率偏移下，为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力引进通频带概念，把通用幅频特性的幅值从峰值1下降到0.707时所对应的上、下频率之间的宽度称为通频带(以bw表示)即：bw??2?1??0?0由图4-3看出Q值越大，通频带越窄，电路的选择性越好。
实验4 RC、RL、RLC电路的稳态特性
实验4 RC 、RL 、RLC 电路的稳态特性【实验目的】1．观测RC 、RL 、RLC 串联电路的幅频特性和相频特性。
2．学习用双踪示波器测量位相差。
【仪器用具】TDS2012数字示波器、FG-506A 型功率函数信号发生器、YB2173B 数字交流毫伏表、电容、电感、电阻箱、接线板等。
【原理概述】在RC 、RL 和RLC 串联电路中，若加在电路两端的正弦交流信号保持不变，则当电路中的电流和电压变化达到稳定状态时，电流（或某元件两端的电压）与频率之间的关系特性称为幅频特性；电压、电流之间的位相差与频率之间的关系特性称为相频特性。
下面分三种串联电路来分析。
1．RC 串联电路RC 串联电路如图1所示。
根据图形可得： （1）)1(Cj R I U U U CR ω+=+= 由（1）式可得到电路的总阻抗、电流的有效值、电阻两端电压的有效值、电容两端电压的有效值Z I R U ，以及电路电压与电流之间的位相差分别为：C U ϕ （2）22)1(CR Z ω+= （3）2)(1C R C U I ωω+= （4）2)(1C R RCU IR U R ωω+== （5）2)(11RC U C IU C ωω+== （6）RCarctgωϕ1-=图 1 图 2从图2可以看出，电阻和电容两端电压、都是频率（即）的函数，它们都是随着频率的改变而R U C U f ω改变。
当频率很低（R C >>ω1降落在电阻上。
我们可以利用根据（6）式可画出f ~ϕ3所示。
从图3频率很高时，趋于0ϕ们可以利用RC 相电路。
2．RL RL 串联电路如图4 L U （9）22)(L R UI ω+= （10）22)(L R URIR U R ω+==I U L ω=arctgϕ=若电压有效值保持不变，根据（U 式可画出、f U R ~f U L ~示。
从图5都是频率（即L U f ω率的改变而改变。
当频率很低（L R ω>>根据（12）式可画出RL 电路的~ϕRLC 串联电路的幅频特性已在《RLC 电路的谐振现象》实验中学习过，现在简单重温它的相频特性。
大学物理实验-RLC 电路的稳态特性研究
RLC 电路的稳态特性研究【实验目的】1、了解RLC 串联电路的相频特性和幅频特性；2、观察和研究RLC 电路的串联谐振现象；3、进一步巩固示波器的使用；4、掌握两种示波器测量相位的方法。
【实验仪器】SS-7802A示波器，TFG1005型函数信号发生器，电路元件等。
【实验原理】一、电路基本知识回顾二、RLC 串联电路的相频特性和幅频特性RLC 串联电路如图1 所示，通过正弦稳态交流电流，运用复数运算法，其电路方程可写成：其中， f = f2-f1 .三、两种用示波器测量相位的方法示波器可以用来测量电压，周期，还可以测量相位差，有两种方法可以测量相位差：1．双踪法比较法双踪法是用双踪示波器在荧光屏上直接比较两个被测电压的波形来测量其相位关系。
测量时，由通道1 和2 分别输入两个频率相同而相位不同的正弦电压信号，波形显示如图3（a）所示。
相应的相位为：2．李萨如图形法测相位将示波器设为X-Y 工作方式，由CH1 和CH2 输入的正弦电压信号分别加在X 和Y 方向。
电子束光点同时在X 和Y 方向上做简谐振动，荧光屏上显示的图形为电子束光点的运动轨迹，该图称为李萨如图，原理如图3（b）所示。
【实验内容和要求】电路参数: L=10mH, C=0.1μF, R=51Ω，R L用万用表测量。
信号源输出电压满足：Upp<4V，按图4 连线，注意共地点。
图4 RLC 电路串连电路1．根据所选L和C 的数值，计算相应的谐振频率f0，并通过实验进行测量，计算相对误差。
2．观察谐振前后电流信号强度的变化，并记录现象。
3．利用比较法或李萨如图方法测量相频特性曲线:频率扫描范围：1500-15000Hz。
测量不少于25个点，在谐振频率附近应该多取几个点。
注意频率偏离谐振频率时相位的符号（大于－正号，小于－负号）；绘图时频率取对数坐标，对数轴取为f/ f0，并与理论曲线比较，分析误差产生的原因。
4．测量幅频特性:保持信号源电压U 不变（即CH1电压波的幅值不变，可取U PP=3V）, 频率扫描范围：200-5500Hz。
RLC串联电路的稳态特性
实验报告RLC串联电路的稳态特性物理科学与技术学院吴雨桥2013301020142 13级弘毅班【实验目的】1.观察、分析RLC串联电路中的相频与幅频特性，理解和具体应用此特性。
2.进一步学习用双踪示波器进行测量相位差。
【实验器材】正弦信号发生器、毫伏表、双踪示波器、自感器、电容器、交流电阻箱。
【实验原理】电流、电压的幅度与频率间的关系称为幅频特性；电流和电源电压间、各元件上的电压与电源电压间的相位差与电源的频率关系称为相频特性。
电路的稳态就是该电路在接通正弦交流电源一段时间（一般为电路的时间常数的5至10倍）以后，电路中的电流i和元件上电压（UR,UC,UL）的波形已经发展到与电源电压的波形相同且幅值稳定的状态。
1.RC串联电路的幅频特性和相频特性幅频特性：当ω→ 0时，UR → 0，UC → U; ω增大时，UR增大，UC 减小；ω→∞时，UR → U，UC → 0。
相频特性：ω低时用φR→π/2 ；ω高时φR→0；φC=-[π/2-|φ|];φ随ω增大从-π/2增至0。
等幅频率(截止频率): f ur=uc=1/2 π RC, 是高通滤波器的下界频，低通滤波器的上界频。
2.RL串联电路的幅频特性和相频特性幅频特性：当ω→ 0时，UL → 0，UR → U; ω增大时，UL增大，UR减小；ω→∞时，UL → U，UR → 0。
相频特性：ω从0增大至∞时，φR 从0减小趋于-π/2，φ从0增大趋于π/2，φL从π/2减至0。
等幅频率(截止频率): f ur=uc=R/2 π L。
3.RLC串联电路的相频特性谐振频率：φ =0，UR=U为极大值，f0 = 1/2π√LC ,电路为谐振态。
相频特性：ω<ω0时，φ<0，电容性；ω>ω0时，φ>0，电感性；ω=ω0时，φ=0，纯电阻。
【实验内容】1.测量并做出RC串联电路的幅频、相频曲线（1）接好电路，并将仪器调至安全待测状态，然后接通各仪器的电源进行预热。
RLC电路特性的研究RLC
RLC电路特性的研究RLCRLC电路特性的研究电容、电感元件在交流电流中的阻抗是随着电源频率的改变而变化的。
将正弦交流电压加到电阻、电容和电感组成的电路中时,各元件上的电压及相位会随着变化,这称作电路的稳态特性:将一个阶跃电压加到RLC 元件组成的电路中时,电路的状态会由一个平衡态转变到另一个平衡态,各元件上的电压会出现有规律的变化,这称为电路的暂态特性。
[实验目的]1、观测RC和 RL 串联电路的幅频特性和相频特性2、了解RLC 串联、并联电路的相频特性和幅频特性3、观察和研究RLC 电路的串联谐振和并联谐振现象4、观察RC和 RL 电路的暂态过程,理解时间常数τ的意义5、观察RLC 串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律6、了解和熟悉半波整流和桥式整流电路以及RC低通滤波电路的特性[实验仪器]1、FB318 型RLC 电路实验仪2、双踪示波器3、数字存储示波器选用[实验原理]一、RC串联电路的稳态特性1、 RC 串联电路的频率特性图1串联电路在图 1 所示电路中,电阻R 、电容C 的电压有以下关系式:UI12 2R +ωCU IRRIUCωC1ψ ?arctanωCR 图2RC串联电路的相频特性其中ω为交流电源的角频率,U 为交流电源的电压有效值,为电流和电源电压的相位差,它与角频率ω的关系见图 2 可见当ω增加时,I 和U 增加,而U 减小。
当ω很小时φR C→-π/2,ω很大时φ→0。
2、RC低通滤波电路如图 3所示,其中为U 输入电压,U 为输出电压,则有i 0U 1U 1 + j ωRCi它是一个复数,其模为:U12U1 + ωCRi1设ω ,则由上式可知:RCUω0 时, 1UiU 1ωω0时 0.707U2iUω→∞时UiU U U0 0 0可见随ω的变化而变化,并当有ω<ω时 ,变化较小,ω>ω时, 明0 0U U Ui i i显下降。
这就是低通滤波器的工作原理,它使较低频率的信号容易通过,而阻止较高频率的信号通过。
实验五RLC串联电路的幅频特性与谐振现象
电路分析》实验实验一简单万用表线路计算和校验一、实验目的1．了解万用表电流档、电压档及欧姆档电路的原理与设计方法。
2．了解欧姆档的使用方法。
3．了解校验电表的方法。
二、实验说明万用表是测量工作中最常见的电表之一，用它可以进行电压、电流和电阻等多种物理量的测量，每种测量还有几个不同的量程。
万用表的内部组成从原理上分为两部分：即表头和测量电路。
表头通常是一个直流微安表，它的工作原理可归纳为：“表头指针的偏转角与流过表头的电流成正比”。
在设计电路时，只考虑表头的“满偏电流Im”和“内阻Ri”值就够了。
满偏电流是指表针偏转满刻度时流过表头的电流值，内阻则是表头线圈的铜线电阻。
表头与各种测量电路连接就可以进行多种电量的测量。
通常借助于转换开关可以将表头与这些测量电路分别连接起来，就可以组成一个万用表。
本实验分别研究这些实验。
1．直流电流档多量程的分流器有两种电路。
图1-1的电路是利用转换开关分别接入不同阻值的分流器来改变它的电流量程的。
这种电路计算简单，缺点是可能由于开关接触不太好致使测量不准。
最坏情况（在开关接触不通或带电转换量程时有可能发生）是开关断路，这时全部被测电流都流过表头造成严重过载（甚至损坏）。
因此多量程分流器都采用图1－2的电路，以避免上述缺点。
计算时按表头支路总电阻r0’＝2250Ω来设计，其中ｒ’是一个“补足”电阻，数值视r0大小而定。
图1-1 利用转换开关的分流器图1-2 常用的多量程分流器电路图1-3 实验用万用表直流电流档电路给定表头参数：Ω='μ=2250r A 100I 0m ， 由图1-3得知：1m 10m R )I I (r I -=' 1110m R I )R r (I =+' 1101m I )R r (R I +'=同理，可推得：2102m I )R r (R I +'=合并上两式1101I )R r (R +'=2102I )R r (R +'将10R r +'消去有：2211R I R I = 现将已知数据代入计算如下：)I I (r I R m 10m 1-'=Ω==-⨯⨯=---250922501010225010100R 4361 2211R I R I =1212R I I R =Ω=⨯=5025051R 2 Ω==Ω=50R r 200r 221，2．直流电压档图1-4为实验用万用表直流电压档线路，给定表头参数同上。
大物实验RLC幅频特性
程序框图电路频率和开路电压LC串联电路频率特性曲线① U C② U L③ U LCRLC串联电路频率特性曲线④ U R数据处理1.①U C~f曲线C越大，曲线的最大值越小，达到最大值的频率越小，即谐振频率越小。
②U L~f曲线C越大，曲线的最大值越小，达到最大值的频率越小，即谐振频率越小。
③U LC~f曲线C越大，曲线下降的幅度越大，达到最低值的频率越小，即谐振频率越小。
④U R~f曲线C越大，曲线最大值越大，达到最大值的频率越小，即谐振频率越小。
2.截止频率：|Uout/Uin|=1/√2由图可知，下截止频率为：w1=0.79w0=4349rad/s f1=w1/2π=692HZ 上截止频率为：w2=1.2w0=5219rad/s f2=w2/2π=830HZ阻带宽度为：w BW=w2-w1=5219-4349=870rad/sΔf=f2-f1=830-692=138HZ截止频率：|Uout/Uin|=1/√2由图可知，下截止频率为：w1=0.45w0=2477rad/s f1=w1/2π=394HZ 上截止频率为：w2=2.35w0=5821rad/s f2=w2/2π=926HZ阻带宽度为：w BW=w2-w1=5821-2477=3344rad/sΔf=f2-f1=926-394=532HZ思考题：它们都存在能量的转换和平衡，力学振荡现象中存在动能和势能转换及其平衡，电磁学振荡现象中存在电场和磁场转换及其平衡,原理相通.总结：通过这次的实验，我学会利用RLC电路测量各电压的幅频特性，我对LabVIEW的使用方法有了更深的理解，数据处理也更加熟练。
RLC串联谐振电路的测量
f0=8880Hz
fh-fl =1610Hz
Q=5.5
4. 将电阻改为 R2，重复步骤 2,3 的测量过程。
fl
f0
fh
f(Hz) 3410 5410 6410 6480 7280 8080 8880 9880 10800 11800 12100 13100 15100
2. 答：由 f0= 1 得，当 C=0.01μF ，L=30mH=0.03H 时，f0=9193Hz。 2 LC
3. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中 R 的数值是否影响谐振频 率值？
答：由 f0=1/[2π（LC）½]可知，改变 L 和 C 的值可以使电路发生谐振，电路中 R 的数值不影响谐振频率值。 4. 如何判别电路是否发生了谐振？测试谐振点的方案有哪些？ 答：测 L 和 C 的各自的电流和电压相位是否相同，若相同即电路发生了谐振。 谐振点可根据理论谐振频率的值对应的点来判定。 5. 电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号源给出 3V 的电
U0（V） 0.346 0.656 0.873 0.881 1.052 1.187 1.234 1.159 1.052 0.918 0.874 0.776
0.614
Ui=4Vp-p
C=0.01μF
R=1KΩ
f0=8880Hz
fh-fl =5690Hz
Q=1.6
五、预习思考题
1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。
3. 电路品质因数 Q 值的两种测量方法 一是根据公式 Q=UL/U0=UC/U0 测定，UC 与 UL 分别为谐振时电容器 C 和电感 线圈 L 上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△ f=f2-f1，再 根据 Q=f0/( fh-fl)求出 Q 值。式中 f0 为谐振频率，f2 和 f1 是失谐时，亦即输出 电压的幅度下降到最大值的 1/（2½）（=0.707）倍时的上、下频率点。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、选择性和通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。