仿真实验5 RLC并联谐振的multisim仿真
基于Matlab的LC并联谐振回路的建模与仿真
基于Ｍａｔｌａｂ的ＬＣ并联谐振回路的建模与仿真作者：廖延初来源：《海峡科学》2008年第05期[摘要] 在电路分析中经常遇到谐振电路，由于这类电路在选频放大领域有极为广泛的应用，因此有必要对电路的特性加以讨论研究，该文首先介绍电路基本模型，以LC并联谐振回路为例建立数学模型，然后用Matlab语言对谐振电路进行仿真并绘制出输出电压的幅频特性图。
[关键词] LC并联谐振回路 Matlab 回路阻抗随着计算机软件业的发展，用于模拟电路仿真的软件越来越多。
Matlab是最近比较流行的数学软件，它可以直接处理矩阵或者数组，语句精炼、编程效率高。
Matlab语言为用户提供了一个方便的图形仿真工具，用户可以在它的元件库里找到各种需要的元件，在新建的模型界面里建立一个电路模型，再利用它的仿真功能，在Scope模块上看到仿真结果。
用户可以根据实际的需要反复修改各个重要元器件的参数值，方便地看到每次仿真的图形。
在学校硬件设施有限、科研经费不足的情况下， Matlab仿真分析的应用必将大大提升科教事业的研究水平。
1 LC并联谐振回路的数学建模LC并联谐振回路是一种LC选频放大器，又称为LC调谐放大器，它是由LC并联在一起构成的，是选频放大器中经常用到的谐振回路[1]，如图1所示。
图1 LC并联谐振电路图1中R表示回路的等效损耗电阻。
由图可知LC并联谐振回路的等效阻抗为 (1)若设R (2)由式（2）可得到并联谐振回路的谐振频率为或 (3)根据回路谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，即可得到。
这样，这就是回路的谐振频率。
谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，其值最大，即 (4)式中称为回路品质因数，是用来评价回路损耗大小的指标。
由于谐振抗呈纯电阻性质，所以信号源电流与输出电压同相。
下面将用Matlab6.1软件进行仿真这个电路，我们对各个参数的值进行修改,可以方便地看到它的输出波形变化。
2 用Matlab建立仿真模型和分析Matlab6.1中提供了用于模拟电路仿真的的Power System Blockset工具箱[2]，同其它的模拟仿真软件一样，在仿真之前我们要先建立电路模型，Matlab软件在Simulink Library库里提供了各种电器元件，在这里我们可以找到我们建立电路模型所需要的元件，把我们所需要的元件用鼠标拖放到新建的model文件下，然后连接成我们需要的电路。
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。
实验八 RLC串联电路的谐振实验与multisim仿真
C1L ω=ωfC 21πC1ωLC 21πLC1LC实验八 R 、L 、C 串联电路的谐振实验一、实验目的1、研究交流串联电路发生谐振现象的条件。
2、研究交流串联电路发生谐振时电路的特征。
3、研究串联电路参数对谐振特性的影响。
二、实验原理1、R L C 串联电压谐振在具有电阻、 电感和电容元件的电路中，电路两端的电压与电路中的电流一般是不同相的。
如果我们调节电路中电感和电容元件的参数或改变电源的频率就能够使得电路中的电流和电压出现了同相的情况。
电路的这种情况即电路的这种状态称为谐振。
R 、L 、C 串联谐振又称为电压谐振。
在由线性电阻R 、电感L 、电容c 组成的串联电路中，如图8-1所示。
图8-1 R L C 串联电路图当感抗和容抗相等时，电路的电抗等于零即X L = X C ； ； 2πf L=X = ω L － = 0则 ϕ = arc tg = 0即电源电压u 与电路中电流i 同相，由于是在串联电路中出现的谐振故称为串联谐振。
谐振频率用f 0表示为f = f 0 =谐振时的角频率用ω 0表示为ω = ω 0 =谐振时的周期用T 0表示为T = T 0 = 2 π 串联电路的谐振角频率ω 0频率f 0，周期T 0，完全是由电路本身的有关参数来决定的，它们是电路本身的固有性质，而且每一个R 、L 、C 串联电路，只有一个对应的谐振频f 0和 周期T 0。
因而，对R 、L 、C 串联电路来说只有将外施电压的频率与电路的谐振频率相等时候，电路才会发生谐振。
在实际应用中，往往采用两种方法使电路发生谐振。
一种是当外施电压频率f 固定时，改变电路电感L 或电容C 参数的方法，使电路满足谐振条件。
另一种()2CL2X X R -+RU UU U是当电路电感L 或电容C 参数固定时，可用改变外施电压频率f 的方法，使电路在其谐振频率下达到谐振。
总之，在R 、L 、C 串联电路中，f 、L 、C 三个量，无论改变哪一个量都可以达到谐振条件，使电路发生谐振。
RLC串联谐振电路(Multisim仿真实训)
RLC串联谐振电路（Multisim仿真实训）新疆大学实习（实训）报告实习（实训）名称：电工电子实习（EDA）学院：电气工程学院专业班级：指导教师：报告人：学号：时间：实习主要内容：1.运用Multiim仿真软件自行设计一个RLC串联电路，并自选合适的参数。
2.用调节频率法测量RLC串联谐振电路的谐振频率f0，观测谐振现象。
3.用波特图示仪观察幅频特性。
4.得出结论并思考本次实验的收获与体会。
主要收获体会与存在的问题：本次实验用Multiim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。
通过本次实验加深了自己对RLC振荡电路的理解与应用，更学习熟悉了Multiim仿真软件，达到了实验的目的。
存在的问题主要表现在一些测量仪器不熟悉，连接时会出现一些错误，但最终都实验成功了。
指导教师意见：指导教师签字：年月日备注：绪论Multiim仿真软件的简要介绍Multiim是InterctiveImageTechnologie公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的软件，目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。
该软件以图形界面为主，采用菜单栏、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Window应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟练程度自如使用。
尤其是多种可放置到设计电路中的虚拟仪表，使电路的仿真分析操作更符合工程技术人员的工作习惯。
下面主要针对Multiim11.0软件中基本的仿真与分析方法做简单介绍。
1．直观的图形界面整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的；2．丰富的元器件提供了世界主流元件提供商的超过17000多种元件，同时能方便的对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。
课题五并联谐振电路仿真实验
课题五 并联谐振电路仿真实验一． 仿真目的1.通过仿真电路，加深对并联谐振电路的理解。
2.运用仿真电路，对并联谐振电路进行分析和验证。
二．仿真电路原理分析如图所示为简单的RLC 并联谐振发生谐振时满足w o C =oC1w ，则RLC 并联谐振角频率w 。
和谐振频率f 。
分别是 W 。
=LC 1 ，f 。
=LC21πＲＬＣ并联谐振电路的特点如下：１.谐振时Ｙ＝Ｇ，电路呈电阻性，导纳的模最小。
２.电阻中电流达到最大，且与外施电流相等，ＩＲ＝ＩＳ。
３.谐振时I L +I C =0，即电感电流和电容电流大写相等，方向相反。
例：如图所示电路中已知U 1=100V ，R 1=R 2=5Ω，L=2 mH ，C=5066 uF ，且f=50Hz ，判断电路是否发生谐振，并求电流I 及电压U.解：该电路发生并联谐振的条件是f ’=LC 21π=50660.002X0.0021π=50 Hz f ’ =f所以发生并联谐振，相当于电感和电容断路，则I=55100 = 10A U=IR 2=50V 。
三．仿真电路测试与分析按照以上电路图连接仿真电路并运行，得到以下结果可以看到，求出的结果和仿真电路运行结果相同，可以从实验的角度说明该电路发生了谐振。
下面接入示波器，观察波形可以看出，电压与电流同相，则电路中必然发生谐振，且为并联谐振。
四．仿真电路注意事项1.设计电路时应当正确计算相应的电感和电容的参数，并匹配适当大小的频率，才能使电路发生谐振。
2.注意调节波形图显示时的单位大小，以确保看到完整波形。
五．仿真电路实验心得这次的并联谐振电路的仿真实验，让我对电路并联谐振发生的条件有了一个更清晰的认识，同时，我对仿真电路的设计有了一些启发。
一个电路的设计需要考虑多方面的内容，我们需要综合考虑，才能够保证电路设计的正确性。
仿真实验5RLC并联谐振的multisim仿真
仿真实验5 RLC 并联谐振的multisim 仿真1. 仿真目的(1) 验证RLC 并联电路谐振条件及谐振电路的特点; (2) 学习使用multisim 仿真软件进行电路模拟。
2. 仿真实验设计原理□ R L y Cb ----------- --------- ----------理论分析与计算：上图电路图的复导纳为： Y 二丄・j ，C •二-丄)Rj o L Ro L当发生谐振时，• C 二丄(谐振条件)©L3 •电路设计内容与步骤(1)利用电流表测量电感元件和电容元件的电流值，两者大小相等，方向相反 时即为并联谐振；11I」0(2) 利用示波器观察电源电流与电阻两端电流的波形， 两者同相即为并联谐振0.01 A i 92 HzQOO屮100mH 4C1 *30uF 6A U1U2DC 1e-00W总电源与流经R 的电流波形同相，所以电路达到并联谐振状态 (2)RLC 并联联谐振电路的特点：1. 谐振时Y=G,电路呈电阻性，导纳的模最小|Y | = JG 2 +B 2 =G 。
2. 若外加电流Is 一定，谐振时，电压为最大， 5=上，且与外施电流同相G 3. 电阻中的电流也达到最大，且与外施电流相等,11 0.01 A 92 HzL1 .100mH 4»?+ U1 DC 1■■■AWri 丰「2壬「MITime Channel AChannel B0.000 S 0X00 V (J H OOOV100.000 ms 9船.720 mV g 船.723 mV 100.000 ms949.728 mV 949.72BmVTnnebase ； -----Scale 110rnsA5ivK pasitjan[Y JF Add] B /A | A /B |¥ positionAC J Q J DC ^XSC1Ext Trig6A+Channel A —Scale 15 畑vReverseChannel B Scale 丽伽 Y position |0AclojDCd 忖Trigger Edge[V 主|E | 巨处|Ext. TriggerType4.谐振时I L I C = 0 ,即电感电流和电容电流大小相等，方向相反。
Multisim电路仿真实验报告
Multisim电路仿真实验报告谢永全1 实验目的：熟悉电路仿真软件Multisim的功能，掌握使用Multisim进行输入电路、分析电路和仪表测试的方法。
2使用软件：NI Multisim student V12。
（其他版本的软件界面稍有不同）3 预习准备：提前安装软件熟悉其电路输入窗口和电路的编辑功能、考察其元件库中元件的分类方式、工具栏的定制方法、仪表的种类、电路的分析方法等；预习实验步骤，熟悉各部分电路。
4熟悉软件功能（1）了解窗口组成：主要组建包括:电路图编辑窗口、主菜单、元件库工具条、仪表工具条。
初步了解各部分的功能。
（2）初步定制：定制元件符号：Options|Global preferences，选择Components标签，将Symbol Standard区域下的元件符号改为DIN。
自己进一步熟悉全局定制Options|Global preferences窗口中各标签中的定制功能。
（3）工具栏定制：选择：View|Toolbars，从显示的菜单中可以选择显示或者隐藏某些工具栏。
通过显示隐藏各工具栏，体会其功能和工具栏的含义。
关注几个主要的工具栏：Standard（标准工具栏）、View（视图操作工具栏）、Main（主工具栏）、Components（元件工具栏）、Instruments （仪表工具栏）、Virtual（虚拟元件工具栏）、Simulation（仿真）、Simulation switch（仿真开关）。
（4）Multisim中的元件分类元件分两类：实际元件（有模型可仿真，有封装可布线）、虚拟元件（有模型只能仿真、没有封装不能布线）。
另有一类只有封装没有模型的元件，只能布线不能仿真。
在本实验中只进行仿真，因此电源、电阻、电容、电感等使用虚拟元件，二极管、三极管、运放和其他集成电路使用实际元件。
元件库的结构：元件库有三个：Master database（主库）、Corporate database（协作库）和User database（用户库）。
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。
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仿真实验5 RLC 并联谐振的multisim 仿真
1. 仿真目的
（1）验证RLC 并联电路谐振条件及谐振电路的特点； （2）学习使用multisim 仿真软件进行电路模拟。
2.仿真实验设计原理
a
b
理论分析与计算：
上图电路图的复导纳为：1111()Y j C j C R j L R L
=+ω+=+ω-ωω 当发生谐振时，1
C L
ω=
ω(谐振条件) 3．电路设计内容与步骤
（1）利用电流表测量电感元件和电容元件的电流值，两者大小相等，方向相反时即为并联谐振；
W
（2）利用示波器观察电源电流与电阻两端电流的波形，两者同相即为并联谐振。
R1100 Ω L1100mH I10.01 A 92 Hz 0°
C130uF U1DC 1e-009W
-0.021u
A
+
-4
U2
DC 1e-009W
0.021u A
+
-6
XSC1
A B
Ext Trig
+
+
_
_
+_
50
总电源与流经R 的电流波形同相，所以电路达到并联谐振状态。
（2）RLC 并联联谐振电路的特点：
1.谐振时Y G =,电路呈电阻性，导纳的模最小22Y G B G =+=。
2.若外加电流s I 一定，谐振时，电压为最大，0S
I U G
=
,且与外施电流同相。
3.电阻中的电流也达到最大，且与外施电流相等，R S I I =。
4.谐振时
..
L C
I I
+=,即电感电流和电容电流大小相等，方向相反。
4.实验注意事项
（1）每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，才可观察到电压表电流表读数。
（2）注意并联谐振时应该串联电流表来验证电路发生谐振。
（3）示波器的连接方法。
5.实验总结
这次实验中，我加深了对谐振定义的理解以及谐振的特点，并且证明了电路的并联谐振。
也学会用示波器验证电路是否发生谐振这种方法。