实验十三 RC串、并联选频网络特性的测试
实验五RC串并联网络
实验五 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器一、实验目的1、 进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件2、 学会测量、调试振荡器 二、实验原理从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。
若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。
本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器，振荡器电路型式如图1所示。
振荡频率 RC21f O π起振条件 |A|＞3 电路特点 可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。
三、实验设备与器件1、 实验箱；2、 函数信号发生器 ；3、双踪示波器；4、 毫伏表；5、 数字万用表表；6、振荡器印刷线路板。
四、实验内容1、 RC 串并联选频网络振荡器(1) 按图1组接线路图1 RC 串并联选频网络振荡器表1(3) 接通RC 串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压0U 波形，调节R f 使获得满意的正弦信号。
表2(5) 改变R（在R两端并联上10K电阻）或C值，观察振荡频率变化情况。
(6) RC串并联网络幅频特性的观察将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（约1V左右）。
且输入、输出同相位，此时信号源频率为1ffο==，测量结果填入表3。
表3五、实验总结1、由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。
2、总结三类RC振荡器的特点。
六、预习要求1、复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。
2、计算三种实验电路的振荡频率。
3、如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。
rc串联电路实验报告
rc串联电路实验报告RC 串联电路实验报告一、实验目的1、深入理解 RC 串联电路中电阻和电容的特性以及它们对电路中电流和电压的影响。
2、掌握使用示波器测量电路中电压和电流的方法，学会读取和分析示波器的波形。
3、通过实验数据的测量和分析，验证 RC 串联电路的充电和放电规律。
二、实验原理在 RC 串联电路中，当电路接通直流电源时，电容开始充电，充电过程中电容两端的电压逐渐上升，而电流逐渐减小。
当电容充满电后，电路中的电流为零，电容两端的电压等于电源电压。
当电路断开直流电源时，电容开始放电，放电过程中电容两端的电压逐渐下降，电流方向与充电时相反。
充电和放电过程中，电容两端的电压和电流的变化规律可以用以下公式表示：充电时：＼（Uc ＝ U(1 e^｛＼frac{t}｛RC}｝）＼）放电时：＼（Uc ＝ Ue^｛＼frac{t}｛RC}｝＼）其中，＼（Uc\）为电容两端的电压，＼（U\）为电源电压，＼（t\）为时间，＼（R\）为电阻值，＼（C\）为电容值。
三、实验仪器与材料1、直流电源（可调输出电压）2、示波器3、电阻（若干不同阻值）4、电容（若干不同容值）5、导线若干6、开关四、实验步骤1、按照电路图连接好 RC 串联电路，选择合适的电阻和电容值。
2、将示波器的探头分别连接到电阻和电容两端，以测量电压。
3、接通直流电源，调整电源输出电压为一个合适的值，观察并记录示波器上电阻和电容两端电压的变化波形。
4、断开电源，观察并记录电容放电时电压的变化波形。
5、改变电阻或电容的值，重复上述步骤，记录不同参数下的实验数据。
五、实验数据及分析1、实验数据记录｜电阻值（Ω）｜电容值（μF）｜电源电压（V）｜充电时间（s）｜放电时间（s）｜｜｜｜｜｜｜｜1000|100|5|05|10|｜2000|50|5|10|15|｜3000|20|5|15|20|2、数据分析（1）通过观察不同电阻和电容值下的充电和放电时间，可以发现，电阻越大，充电和放电时间越长；电容越大，充电和放电时间也越长。
RC选频
RC 正弦波振荡电路RC桥式正弦波振荡电路的主要特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，因此我们必须先了解它的频率特性，然后再分析这种正弦振荡电路的工作原理。
1．定性分析RC串并联网络如图XX_01a所示。
为了讨论方便，假定输入电压是正弦波信号电压，其频率可变，而幅值保持恒定。
如频率足够低时，，，此时，选频网络可近似地用图XX_01b所示的RC高通电路表示。
随着w的下降，输出电压将减小，输出电压超前于输入电压的相位角jf也就愈大。
但超前角jf的最大值小于90°。
当频率足够高时，，，则选频网络近似地用图XX_01c所示的RC低通电路来表示。
这是一个相位滞后的RC电路，频率愈高，输出电压愈小，输出电压滞后于输入电压的相位角jf愈大。
同样，滞后角jf的最大值也小于90°。
综上分析可以推出，在某一确定频率下，其输出电压幅度可能有某一最大值；同时，相位角jf 从超前到滞后的过程中，在某一频率f下必有jf=0。
2．定量计算图XX_01由图XX_01a所示RC串并联电路可得，和。
设，，令，则得（1）当上式分母中虚部系数为零时，RC串并联网络的相角为零。
满足这个条件的频率可由式（1）求出：或（2）将式（5）代入式（4）得（3）因此有（4）和（5）由式（4）及式（5）可知，当图XX_02或（6）时，幅频响应的幅值为最大，即（7）而相频响应的相位角为零，即（8）由式（7）和式（8）可画出串并联选频网络的幅频相位和相频响应，如图XX_02所示。
1．电路组成图XX_01是RC桥式振荡电路的原理电路，这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。
选频网络（即反馈网络）的选频特性已知，在处，RC串并联反馈网络的，，根据振荡平衡条件和，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同相，放大电路的电压增益不能小于3，即用增益为3（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡，应大于3）的同相比例放大电路即可。
根据这个原理组成的电路如图XX_01所示，由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。
幅频相频特性测试及 RLC 串联谐振电路实验
幅频相频特性测试及RLC 串联谐振电路实验预习报告一．实验目的1、熟练RC 电路相频、幅频特性的测试方法，根据测量数据画出特性曲线。
2、通过实验掌握串联谐振的条件和特点，测绘RLC 串联谐振曲线。
3、掌握电路参数对谐振特性的影响。
二．实验仪器设备仿真软件平台(Multisim 10)；硬件基础电路实验箱。
双踪示波器、直流稳压电源、万用表、直流电流表、电压表。
三．实验原理在交流电路中，电阻值和频率无关；电容具有“通高频、阻低频”的特性；电感具有“通低频，阻高频”的特性。
RLC串联电路具有特殊的幅频特性和相频特性，有选频和滤波作用。
电路频率特性的测量方法有点测法和扫频法。
点测法就是用正弦信号发生器的输出电压作为网络的输入电压，并保持电压幅值不变，依次改变输入电压的频率，用交流毫伏表和示波器逐点测量出输出端的电压值和输出与输入电压的相位差，根据测得的多组数据，画出电路的幅频和相频特性曲线。
测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）Ui 恒定，改变频率f，并测量对应的RC 网络输出电压Uo，计算出他们的比值A=Uo/Ui，然后逐点描绘出幅频特性；1.RC串联电路2.RC串并联电路3.RLC串联电路四．实验内容1 、测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。
参考图5 -5，信号发生器输出的正弦信号并保持幅度不变，频率200H Z 逐渐增至10KH 。
开关S 分别接通三个R 、L 、C 元件，用交流毫伏表测量Ur ，并计算各频率点时R 、X L 与X C 的与之值，记入表中。
注意：在接通C 测试时，信号源的频率应控制在200 ～2500 H Z 之间。
2. 测量RC串联电路频率特性曲线（高通或低通）联接实验线路，取R k，C0.1F，U1V（有效值）。
测量输出电压U2并读取U20.707V时的信号频率fc，用李沙育法测量相位差角，记录数据。
3.测量RC串并联电路频率特性曲线取R1k，C0.1F，U i1 V （有效值）。
RC串并联网络振荡电路
RC串并联网络振荡电路RC串并联网络振荡电路用以产生低频正弦波信号，是一种使用十分广泛的RC振荡电路。
振荡电路的原理图如上图所示。
其中集成运放A作为放大电路，它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络，RF和R’支路引入一个负反应。
由图可见，串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反应支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。
一、RC串并联网络的选频特性当f=fo=1/2 RC时，Uf的幅值到达最大，等于U幅值的1/3，同时Uf与U同相。
二、振荡频率与起振条件1、振荡频率为了满足振荡的相位平衡条件，要求ΨA+ΨF=±2nπ。
以上分析说明当f=fo时，串并联网络的ΨF=0，如果在此频率下能使放大电路的ΨA=±2nπ，即放大电路的输出电压与输入电压同相，即可到达相位平衡条件。
在图1的RC串并联网络振荡电路原理图中，放大部分是集成运放，采用同相输入方式，则在中频范围内ΨA近似等于零。
因此，电路在fo时ΨA+ΨF=0，而对于其他任何频率，则不满足振荡的相位平衡条件，所以电路的振荡频率为(1) 2、起振条件已经知道当f=fo时，|F|=1/3。
为了满足振荡的幅度平衡条件，必须使|AF|>1，由此可以求得振荡电路的起振条件为|A| > 3 （2）因同相比例运算电路的电压放大倍数为为了使|A|=Auf>3，图1所示振荡电路中负反应支路的参数应满足以下关系: RF > 2R’(3)三、振荡电路中的负反应根据以上分析可知，RC串并联网络振荡电路中，只要到达|A|>3，即可满足产生正弦波振荡的起振条件。
如果|A|的值过大，由于振荡偏度超出放大电路的线性放大范围而进入非线性区，输出波形将产生明显的失真。
另外，放大电路的放大倍数因受环境温度及元件老化等因素影响，也要发生波动。
以上情况都将直接影响振荡电路输出波形的质量，因此，通常都在放大电路中引入负反应以改善振荡波形。
RC串并联振荡电路
❖ 三、实验内容 ❖ 1）、RC串并联选频网络振荡器 ❖ 实验电路如图2所示.
❖
图2 实验电路图
(1) 按图2组接线路。
（2）接通RC串并联网络，调节Rf并使电路起振，用示波器 观测输出电压uO波形，再细调节Rf，使获得满意的正弦 信号，记录波形及其参数，即，测量振荡频率， ，频 率、周期并与计算值进行比较。
UE
UB
UC
第一级ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二级
❖ (2) 频率测量：
f(理论值) f(实测值) 输出电压uO波形
❖ （3) 电压放大倍数测量：
ui
uo
Av
❖ 四、实验总结
❖ 1、 由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比 较， 分析误差产生的原因。
❖ 2、 总结RC振荡器的特点。
（3） 断开RC串并联网络， 保持Rf不变，测量放大器静态 工作点及电压放大倍数。
（4） 测量放大倍数时，应在输入端施加一频率1KHZ、幅度 为15mV左右的正弦信号，用毫伏表测量ui u0 就可以计 算出电路的放大倍数。
（5）改变R或C值，观察振荡频率变化情况。
❖ 2）、实验数据记录：
（1）、放大电路静态工作点
RC正弦波振荡器
❖ 一、实验目的
❖ 1、进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件 ❖ 2、学会测量、调试振荡器
❖ 二、实验原理
❖ RC串并联网络（文氏桥）振荡器 ❖ 电路型式如图1所示。 ❖ 振荡频率:
❖ 起振条件:
图1 RC串并联网络振荡器原理图
❖
❖ 电路特点:可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳 幅，容易得到良好的振荡波形。
电路实验台
电路实验台电路实验是电路课程教学中不可缺少的实践环节，目的首先是通过实验帮助学生获得必要的感性知识，进一步巩固和掌握所学的理论内容；其次通过实验培养学生实验的技能，提高动手实际操作的能力，锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力，并通过实验了解常用电工仪表的测量与使用方法，通过预习与实验操作，掌握数据处理、分析结果、编写实验报告的过程，培养学生严肃认真，实事求是的科学作风。
学院新上本科专业,测控技术与仪器,学院现有电工电子实验室,是培养专科层次的实验,并且设备年久也老化,不能满足本科层次人才培养需求,需要更新新的实验设备。
DGJ-3型电工技术实验装置设备:25台价钱:1.6万新设备可以满足一下实验:基本电工仪表的使用与测量误差的计算减小仪表测量误差的方法仪表（电压表、电流表）量程扩展实验电路元件伏安特性的测绘电位、电压的测定及电路电位图的绘制基尔霍夫定律验证及其故障判断叠加原理验证及其故障判断电压源与电流源的等效变换戴维南定理验证诺顿定理验证最大功率传输条件测定二端口网络实验互易定理实验受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS 的实验研究典型电信号的观察与测量RC一阶电路的响应测试二阶动态电路响应的研究R、L、C元件阻抗特性的测定RC串、并联选频网络特性测试R、L、C串联谐振电路的研究RC双T选频网络电路状态轨迹的观测R、L、C元件特性及交流电参数测定—判断性实验用三表法测量交流电路等效参数正弦稳态交流电路相量的研究互感实验单相铁芯变压器特性的测试压器同名端判断及其应用—设计性实验三相交流电路电压、电流的测量三相电路功率的测量单相电度表的校验功率因数及相序的测量负阻抗变换器及其应用回转器及其应用三相交流电路电压、电流的测量三相电路功率的测量单相电度表的校验功率因数及相序的测量负阻抗变换器及其应用回转器及其应用三相鼠笼式异步电动机三相异步电动机点动和自锁控制三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机Y-Δ降压起动控制三相异步电动机能耗制动控制三相异步电动机起动顺序控制C620车床的电气控制线路新的电路实验设备含有以下仪表(1) 数模双显智能真有效值交流电压表(2) 数模双显智能真有效值交流电流表(3) 真有效值交流数字毫伏表(4) 智能交流功率表(5)数模双显智能直流电压表(6)数模双显智能直流电流表。
实验五RC网络频率特性测试
1 1 (ωRC ) 2
90o arctan(ωRC )
C
& U2
1 0.707 R
θ (ω )
90o
45o
0
1 ωC = RC
ω
0
ωC
ω
1 网络的截止频率仍为 ω c = RC
因为
ω = ω c 时，
3． RC带通网络（ RC选频网络）
H ( jω) R C
& U2
θ (ω )
90
。
1 3
& U1
截止频率
H ( jω ) 1 3
0
ω1
ω0
ω2
ω
三、实验内容 1．RC低通网络的幅频特性与相频特性的测试
信号 发生器
& U1
RC 网络
& U2
毫伏表
示波器
保持输入正弦电压U1=1V不变，频率从50Hz到10kHz，在此 频率范围内采用逐点法用毫伏表直接测量输出电压的有效值 U2，并测定U2为0.707V时的截止频率f0。
二、实验原理
& I1
& U1
& I2
RC网络
& U2
& U2 H ( jω ) = = H ( jω ) θ (ω ) & U1
H ( jω ) 幅频特性
θ (ω ) 相频特性
统称为网络的频率响应（频率特性）。
1、RC低通网络
& U2 1 jωC 1 H ( jω ) = = = & U1 R + 1 jωC 1 + jωRC = 1 1 + (ωRC )
用示波器观察输入与输出波形，用双迹ห้องสมุดไป่ตู้测试相应频率的
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o
u -
+
图 15-1
f
图15-2
f
-
示波器图 15－3
图 15－4
实验十三 ＲＣ串、并联选频网络特性的测试
一．实验目的
1．研究ＲＣ串、并联电路及ＲＣ双Ｔ电路的频率特性。
2．学会用交流毫伏表和示波器测定ＲＣ网络的幅频特性和相频特性。
3．熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。
二．原理说明
图15－1所示ＲＣ串、并联电路的频率特性：
)1
j(31
)j (i
ｏRC
RC U
U
N ωωω-
+=
=
其中幅频特性为：
2
2i
o )1(31
)(RC
RC U U
A ωωω-
+=
=
相频特性为：3
1arctg
)(o RC RC i ωωϕϕωϕ-
-=-=
幅频特性和相频特性曲线如图15－2所示，幅频特性呈带通特性。
当角频率RC 1=
ω时，3
1
)(=ωA ，︒=0)(ωϕ， ｕO 与ｕI 同相，即电路发生谐振，谐振频率RC
f π21
0=。
也就是说，当信号频率为ｆ0时，ＲＣ串、并联电路的输出电压ｕO 与输入电压ｕi 同相，其大小是输入电压的三分之一，这一特性称为ＲＣ串、并联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。
测量频率特性用‘逐点描绘法’，图15－3为用交流毫伏表和双踪示波器测量ＲＣ网络频率特性的测试图。
测量幅频特性：保持信号源输出电压（即ＲＣ网络输入电压）U i 恒定，改变频率ｆ，用交流毫伏表监视U i ，并测量对应的ＲＣ网络输出电压U O ，计算出它们的比值A ＝U O ／U I ，然后逐点描绘出幅频特性；
测量相频特性：保持信号源输出电压（即ＲＣ网络输入电压）U i 恒定，改变频率ｆ，用交流毫伏表监视U i ，用双踪示波器观察ｕO 与ｕi 波形，如图15－4所示，若两个波形的延时为Δｔ，周期为T ，则它们的相位差︒⨯∆=
360T
t
ϕ，然后逐点描绘出相频特性。
用同样方法可以测量ＲＣ双Ｔ电路的幅频特性，ＲＣ双Ｔ电路见图15－5，其幅频特性具有带阻特性，如图15－6所示。
三．实验设备
1．信号源（含频率计）；
2．交流毫伏表；
3．MEEL －06组件； 4．双踪示波器(自备)。
四．实验内容
1．测量ＲＣ串、并联电路的幅频特性
实验电路如图15－3所示，其中，RC 网络的参数选择为：Ｒ＝200Ω，Ｃ＝2.2μＦ，信号源输出正弦波电压作为电路的输入电压ｕi ，调节信号源输出电压幅值，使U i ＝2V 。
改变信号源正弦波输出电压的频率f （由频率计读得），并保持U i =2V 不变（用交流毫伏表监视），测量输出电压0U ，（可先测量3
1
=A 时的频率f o ，然后再在f o 左右选几个频率点，测量0U ），将数据记入表15－1中。
在图15－3的RC 网络中，选取另一组参数：Ｒ＝2kΩ，Ｃ＝0.1μＦ，重复上述测量，将数据记入表15－1中。
F
01.0μF
01.0μ图 15－5
f
A
图 15－6
2．测量ＲＣ串、并联电路的相频特性
实验电路如图15－3所示，按实验原理中测量相频特性的说明，实验步骤同实验1，将实验数据记入表15－2中。
3．测定ＲＣ双Ｔ电路的幅频特性
实验电路如图15－3所示，其中RC网络按图15－5连接，实验步骤同实验1，将实验数据记入自拟的数据表格中。
五．实验注意事项
由于信号源内阻的影响，注意在调节输出电压频率时，应同时调节输出电压大小，使实验电路的输入电压保持不变。
六．预习与思考题
1．根据电路参数，估算ＲＣ串、并联电路两组参数时的谐振频率。
2．推导ＲＣ串、并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。
3．什么是ＲＣ串、并联电路的选频特性？当频率等于谐振频率时，电路的输出、输入有何关系？
4．试定性分析ＲＣ双Ｔ电路的幅频特性。
七．实验报告要求
1．根据表15－1和表15－2实验数据，绘制ＲＣ串、并联电路的两组幅频特性和相频特性曲线，找出谐振频率和幅频特性的最大值，并与理论计算值比较。
2．设计一个谐振频率为1ｋH Z文氏电桥电路，说明它的选频特性。
3．根据实验3的实验数据，绘制ＲＣ双Ｔ电路的幅频特性，并说明幅频特性的特点。