电路实验_电路频率特性的研究
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。
rc电路的频率特性实验报告
rc电路的频率特性实验报告 RC 电路的频率特性实验报告一、实验目的1、深入理解 RC 电路的频率响应特性。
2、掌握测量 RC 电路频率特性的方法。
3、学会使用实验仪器，如示波器、信号发生器等。
4、通过实验数据，分析 RC 电路对不同频率信号的衰减和相移情况。
二、实验原理RC 电路是由电阻 R 和电容 C 组成的简单电路。
在交流电路中，RC 电路的阻抗会随着输入信号的频率而变化，从而导致电路对不同频率信号的响应不同。
对于一个简单的 RC 串联电路，其阻抗 Z 可以表示为：＼Z ＝ R ＋＼frac{1}｛j\omega C}＼其中，＼（＼omega\）是角频率，＼（j\）是虚数单位。
电路的传递函数 H(＼（＼omega\））可以表示为：＼H(＼omega) ＝＼frac{V_{out}｝｛V_{in}｝＝＼frac{1}｛1 ＋j\omega RC}＼其幅值\（｜H(＼omega)｜＼）和相位\（＼varphi(＼omega)＼）分别为：＼｜H(＼omega)｜＝＼frac{1}｛＼sqrt{1 ＋（＼omega RC)＾2}｝＼＼＼varphi(＼omega) ＝＼arctan(＼omega RC)＼从上述公式可以看出，当频率很低时，＼（＼omega RC ＼ll 1\），＼（｜H(＼omega)｜＼approx 1\），＼（＼varphi(＼omega)＼approx 0\），电路几乎没有衰减和相移。
当频率很高时，＼（＼omega RC ＼gg 1\），＼（｜H(＼omega)｜＼approx 0\），＼（＼varphi(＼omega)＼approx －90^＼circ\），信号被大幅衰减且有很大的相移。
三、实验仪器1、信号发生器2、示波器3、电阻、电容若干4、面包板5、导线若干四、实验步骤1、按照电路图在面包板上搭建 RC 串联电路，选择合适的电阻值R 和电容值 C。
2、将信号发生器的输出端连接到 RC 电路的输入端，示波器的通道 1 连接到输入信号，通道 2 连接到输出信号。
频率特性实验报告
频率特性实验报告频率特性实验报告引言：频率特性是描述信号在不同频率下的响应性能的重要指标。
在电子领域中，频率特性实验是非常常见的实验之一。
本文将介绍频率特性实验的目的、实验原理、实验步骤以及实验结果的分析。
一、实验目的：频率特性实验的目的是研究电路或系统在不同频率下的响应特性，了解信号在不同频率下的传输和滤波性能。
通过实验，可以掌握频率特性的测试方法和实验技巧，提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理：频率特性实验通常涉及到信号的输入和输出，以及信号的幅度和相位响应。
在实验中，常用的测试仪器有函数发生器、示波器和频谱分析仪。
1. 函数发生器：用于产生不同频率的信号作为输入信号。
可以调节函数发生器的频率、幅度和波形等参数。
2. 示波器：用于观测电路或系统的输入和输出信号波形。
示波器可以显示信号的幅度、相位和频率等信息。
3. 频谱分析仪：用于分析信号的频谱成分。
频谱分析仪可以显示信号在不同频率下的幅度谱和相位谱。
实验步骤：1. 准备实验所需的仪器和器材，包括函数发生器、示波器和频谱分析仪。
2. 连接电路或系统，将函数发生器的输出信号连接到被测电路或系统的输入端，将示波器或频谱分析仪连接到电路或系统的输出端。
3. 设置函数发生器的频率和幅度，选择适当的波形。
4. 调节示波器或频谱分析仪的参数，观测信号的波形和频谱。
5. 重复步骤3和步骤4，改变函数发生器的频率，记录不同频率下的信号波形和频谱。
实验结果分析：根据实验记录的信号波形和频谱数据，可以进行以下分析：1. 幅度响应：通过观察信号的幅度谱，可以了解电路或系统在不同频率下信号的衰减或增益情况。
如果幅度谱在不同频率下保持不变，则说明电路或系统具有平坦的幅度响应特性。
如果幅度谱在某些频率点出现峰值或谷值，则说明电路或系统对该频率具有增益或衰减。
2. 相位响应：通过观察信号的相位谱，可以了解电路或系统在不同频率下信号的相位变化情况。
相位谱可以显示信号的相位延迟或提前。
rc 频率特性实验报告
rc 频率特性实验报告RC 频率特性实验报告引言：RC 电路是一种常见的电路结构，由电阻（R）和电容（C）组成。
在电子领域中，我们经常使用 RC 电路来实现信号的滤波、延迟和放大等功能。
本实验旨在探究 RC 电路的频率特性，即电路在不同频率下的响应情况。
实验目的：1. 理解 RC 电路的基本原理和组成结构；2. 掌握测量 RC 电路的频率特性的方法；3. 分析 RC 电路在不同频率下的响应情况。
实验器材：1. 信号发生器2. 双踪示波器3. 电阻箱4. 电容器实验步骤：1. 搭建 RC 电路，将信号发生器与双踪示波器连接至电路；2. 调节信号发生器的频率，从低频到高频逐渐增加，并记录示波器上电压的变化；3. 将记录的数据整理并绘制成频率-电压响应曲线。
实验结果与分析：经过实验测量和数据处理，我们得到了 RC 电路在不同频率下的响应曲线。
从曲线可以看出，在低频时，电路对信号的传输几乎没有衰减，电压响应较为稳定。
随着频率的增加，电路开始出现衰减，响应幅度逐渐减小。
当频率达到一定值后，电路的响应幅度急剧下降，形成一个陡峭的下降区域。
这是因为在高频下，电容器对电流的导通能力变差，导致电路的响应能力下降。
进一步分析，我们可以发现 RC 电路的频率特性与电容器的特性有关。
在低频下，电容器可以充分充电，电流可以通过电容器流过，因此电路的响应较好。
但在高频下，电容器的充电和放电速度变慢，电流无法快速通过电容器，导致电路响应受限。
此外，电阻的阻值也会影响电路的频率特性。
较大的电阻值会使电路对高频信号的衰减更加明显。
结论：通过本次实验，我们深入了解了 RC 电路的频率特性。
我们发现，RC 电路在不同频率下的响应存在一定的规律性。
低频下电路响应稳定，高频下电路响应衰减明显。
这对于电子工程师来说，非常重要，因为它们可以用于设计和优化各种电子设备和电路。
然而，我们也要注意到实验中可能存在的误差和限制。
例如，电阻箱和电容器的质量和精度可能会对实验结果产生一定的影响。
实验七 RC电路频率特性
实验七 RC 电路频率特性一、实验目的1、了解低通和高通滤波器的频率特性，熟悉文氏电桥的结构特点及选频特性；2、掌握网络频率特性测试的一般方法；二、实验仪器信号发生器、交流毫伏表、数字频率计、双踪示波器三、实验原理1、文氏电路如图1所示，电路输出电压和输入电压的幅值分别为Uo 、Ui ，相位分别为φo 、φi ，输出电压和输入电压的比为网络函数，记为H （j ω），网络函数的幅值为∣H （j ω）∣=Uo/Ui ，相位为φ＝φo －φi ，∣H （j ω）∣和φ分别为电路的幅频特性和相频特性。
文氏电路的网络函数表达式为：文氏电路的幅频特性和相频特性见图2和3，在频率较低的情况下，即1/C R ω>>时，电路可近似等效为图4所示的低频等效电路。
频率越低，输出电压的幅度越小，其相位愈超前于输入电压。
当频率接近于0时，输出电压趋近于0，相位接近90度。
而当频率较高时，即当1/C R ω<<时，电路电路可近似等效为图5所示的高频等效电路。
频率越高，输出电压的也幅度越小，其相位愈滞后于输入电压。
当频率接近于无穷大时，输出电压趋近于0，相位接近－90度。
由此可见，当频率为某一中间值o f 时，输出电压不为0，输出电压和输入电压同相。
∣H （j ω）∣ φ图1 RC 文氏电路 图2 文氏电路幅频特性 图3 文氏电路相频特性31arctan)1(31)1(31)(22RC RC RCRC RCRC j UU j H io ωωωωωωω-∠-+=-+==u o+--1/390图4 低频等效电路 图5 高频等效电路2、实验测量框图如图6所示，信号源与RC 网络构成回路，将信号源输出信号和RC 网络端输出信号接入示波器，用频率计测量信号源输出信号的频率。
图6 实验框图 图73、RC 带通网络中心频率0f 的测定当带通网络的频率0f f 时，输入电压和输出电压的相位差为0，如果在示波器的垂直和水平偏转板上分别加上频率、振幅和相位相同的正弦电压，则在示波器的荧光屏上将得到一条与X 轴成45度的直线。
电路实验
图14-1实验十四交流电路频率特性的测定一．实验目的1．研究电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线； 2．了解滤波器的原理和基本电路； 3．学习使用信号源、交流毫伏表。
二．原理说明1．单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据︒∠=0RR R I U ，其中R I U=R R ，电阻R 与频率无关；对于电感元件，根据LL Lj X I U = ，其中fL X I U π2L L L ==，感抗X L 与频率成正比； 对于电容元件，根据CCC j X I U -= ，其中fC X I U π21C C C ==，容抗X C 与频率成反比。
测量元件阻抗频率特性的电路如图14—1所示，图中的r 是提供测量回路电流用的标准电阻，流过被测元件的电流（I R 、I L 、I C ）则可由r 两端的电压U ｒ除以r 阻值所得，又根据上述三个公式，用被测元件的电流除对应的元件电压，便可得到R 、X L 和X C 的数值。
2．交流电路的频率特性由于交流电路中感抗X L 和容抗X C 均与频率有关，因而，输入电压（或称激励信号）在大小不变的情况下，改变频率大小，电路电流和各元件电压（或称响应信号）也会发生变化。
这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。
若电路的激励信号为Ｅｘ（ｊω），响应信号为R ｅ（ｊω），则频率特性函数为)()()j ()j ()j (x e ωϕωωωω∠==A E R N式中，A （ω）为响应信号与激励信号的大小之比，是ω的函数，称为幅频特性；ϕ（ω）为响应信号与激励信号的相位差角，也是ω的函数，称为相频特性。
A A fffa)(b)(c)(图21-2C C C1C2图14-2在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图14－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A＝0．707的频率ｆC称为截止频率，在本实验中用RC网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC均为1／2πRC。
频率特性实验报告心得
一、实验背景随着科学技术的不断发展，电子设备在各个领域的应用越来越广泛。
频率特性作为电子设备的重要性能指标之一，对于设备的设计、调试和维护具有重要意义。
为了深入了解频率特性，我们开展了频率特性实验，通过实验验证理论知识，提高实践操作能力。
二、实验目的1. 理解频率特性的基本概念和原理；2. 掌握频率特性的测试方法；3. 分析频率特性对电子设备性能的影响；4. 培养实际操作能力，提高综合素质。
三、实验原理频率特性是指电子设备对输入信号的频率响应能力。
频率特性通常用幅频特性、相频特性和群延迟特性来描述。
幅频特性表示设备在不同频率下输出信号的幅度变化；相频特性表示设备在不同频率下输出信号的相位变化；群延迟特性表示设备在不同频率下输出信号的延迟时间。
四、实验过程1. 实验准备：首先，了解实验原理和仪器设备，熟悉实验步骤和注意事项。
实验仪器包括信号发生器、示波器、频谱分析仪等。
2. 实验步骤：（1）搭建实验电路，连接信号发生器、示波器和频谱分析仪；（2）调整信号发生器，输出不同频率的正弦波信号；（3）观察示波器显示的输出信号，记录幅度、相位和延迟时间；（4）利用频谱分析仪分析输出信号的频谱，得到幅频特性和相频特性；（5）重复步骤（2）至（4），获取不同频率下的频率特性数据。
3. 数据处理与分析：将实验数据整理成表格，绘制幅频特性曲线、相频特性曲线和群延迟特性曲线。
分析曲线特点，判断频率特性对电子设备性能的影响。
五、实验结果与分析1. 幅频特性曲线：在实验中，我们发现随着频率的增加，输出信号的幅度逐渐减小。
这说明该电子设备在高频段性能较差，可能存在信号衰减现象。
2. 相频特性曲线：实验结果显示，随着频率的增加，输出信号的相位逐渐滞后。
这表明该电子设备在处理高频信号时，存在相位延迟现象。
3. 群延迟特性曲线：从实验数据可以看出，随着频率的增加，输出信号的群延迟逐渐增大。
这说明该电子设备在高频段存在明显的群延迟现象。
实验报告-RLC-电路特性的研究
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电路频率特性的研究
一、 实验目的
1. 掌握低通、带通电路的频率特性；
2. 应用Multisim 软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数；
3. 应用Multisim 软件中的波特仪测试电路的频率特性。
二、 实验原理
1. 网络频率特性的定义
1) 网络函数——正弦稳态情况下，网络的响应相量与激励相量之比。
2) 一个完整的网络频率特性应包括幅频特性、相频特性两个方面。
3) 截止频率——输出电压降到输入电压的0.707时的频率(f 0)；
通频带——输出电压从最大降到0.707倍间的频率区间（Bw:0~2πf 0）
2. 网络频率特性曲线
1) 一阶RC 低通
211
1()11U jwc
H w jwcR U R jwc
====++
a) 幅频特性
2121221()0,;,0;1
,0.707U H w U w U U w U w U U CR ===→∞→=
==||=
则有由图像看出，频率越低，信号越容易通过——低通。
b) 相频特性
()a r c t a n ()
10,0;,45;,
90
w w c R
w w w CR
ϕϕϕϕ=-====-
→∞=-。
c) 截止频率：01
2f RC
π= 2) 二阶RLC 带通
a)
谐振频率0f =
（0w =
，此时有电路如下图特性：
b)
品质因数001w L Q R w RC =
==
（L 、C 一定时，改变R 值就能影响电路的选频特性，R 越小，Q 越大，选频特性越好）；
c) 幅频特性和相频特性
00000
,,U w f I I R w f U I
U I η=====
=另则有故=，
如下图
d) 由上图得，通频带"'00
22()w f Bw f f Q Q
ππ=-== 3) 二阶RLC 低通
a)
谐振频率0f =
b) 幅频特性和相频特性
02
01()(,)1(1)|()|c U w L jQ w jwC
H w Q U jQ R w R jwL jwC H w ηηη∙
-=
====+-++=
=
则有
122|()|(|()|)0,00;2m c H w d H w w w w d w f U ηηπ=======令
解得即对应的U 极大值为
如下图所示：
c)
m f =3. 测量方法
对特征频率点极其上下百倍频程范围内选取频率点进行测量，包括对()H w 及ϕ的测量，并根据测得的数据作出幅频特性曲线及相频特性曲线。
三、实验内容
1．测试一阶RC低通电路的频率特性
1)建立电路
2)测试电路的截止频率
(1)幅频特性和相频特性的观察
幅频特性曲线
相频特性曲线
f
(2)测试截止频率
由上图得，0f =144.678kHz,对应相位角为45度。
理论值为09
11
144.760,4522 3.14502210
f Hz kHz RC ϕπ-=
===-⨯⨯⨯⨯ 截止频率测量误差为
144.760144.678
100%0.057%144.760
-⨯= 相位差测量误差为0，可见测量值与理论值十分接近。
(3) 测试0.01f0,0.1f0,0.5f0,5f0,10f0,100f0点所对应的|()|H jw 和ϕ的值
分析：
可见与理论走势大致相同，但是由于采样点比较少，故曲线比较粗糙，不够平滑。
2．测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数
A.R=50Ω
1)建立电路
2)测试电路的谐振频率
(1)幅频特性和相频特性的观察
幅频特性曲线
相频特性曲线
f及上下限截止频率f1，f2。
(2)测试谐振频率
由上图得，
f=33.885kHz。
理论值为
033.949
f KHZ ==≈
谐振频率测量误差为33.94933.885
100%0.19%
33.949
-
⨯≈
下限
上限
30.185,38.145
2()49.989
2
4.257
4.264
4.264 4.257
100%0.16%
4.264
f kHz f kHz
Bw f f kHz
f
Q
Bw
π
π
==
=-=
==
=≈
-
⨯=
下上
下
上
故误差为
误差非常小，即测量值非常接近于真实值。
(3)测量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0,f下,f0,f上,5f0,10f0,100f0,1000f0点所对应的|()|
H jw和φ的值
数据记录如下：
B.R=200Ω
1)建立电路
2)测试电路的谐振频率
(1)幅频特性和相频特性的观察
幅频特性曲线
相频特性曲线
(2)测试谐振频率
f及上下限截止频率f1，f2。
由上图得，
f=33.885kHz。
谐振频率测量误差为33.94933.885
100%0.19%
33.949
-
⨯≈
下限
上限
21.564,53.397
2()199.911
2
1.0645
1.066
1.066 1.0645
100%0.14%
4.264
f kHz f kHz
Bw f f kHz
f
Q
Bw
π
π
==
=-=
==
=≈
-
⨯=
下上
下
上
故误差为
误差非常小，即测量值非常接近于真实值。
(3)测量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0,f下,f0,f上,5f0,10f0,100f0,1000f0点所对应的|()|
H jw和ϕ的值
数据记录如下：
根据以上数据，借助matlab软件作出幅频特性曲线和相频特性曲线如下图：
C.R=50Ω与R=200Ω比较
借助matlab软件将阻值R=50Ω与R=200Ω的幅频特性曲线及相频特性曲线在一幅图上显示，以便于比较分析：
i.相频特性曲线比较
分析比较：
a)从上图可以看出，不论阻值为多大，当频率为谐振频率时，相位差为0，
即此时电路呈阻性；频率很大（或很小）时，电路中的电感（或电容）起主导作用，使得相位差为-90度（或90度）。
b)介于上述特征点之间的频率，50欧姆的电路的相位差较大。
原因如下图
所示，jwX为电感电容的等效阻抗，当频率及L、C一定时，jwX为定值，此时，电阻值越大，对应的阻抗角越小（a1<a2），那么相位差越小。
ii.幅频特性曲线的比较
分析比较：
a)两条曲线的最高点均在频率为谐振频率时取得，即谐振频率与电阻无关，
只与电感电容值有关。
b)50欧姆的曲线较窄，50欧姆和200欧姆对应电路的通频带分别为
49.989kHz,199.91kHz，品质因数分别为4.257,1.0645，可见，当电感电容确定
后，电阻越小，品质因数越大，通频带越窄，选通性能越好。
3． 测试二阶RLC 低通电路的频率特性和品质因数 1) 建立电路
2) 测试电路的谐振频率0f (1) 幅频特性和相频特性的观察
幅频特性曲线
相频特性曲线
(2) 测试m f 及谐振频率0f 。
由上图得32.358m f kHz =
由上图得，0f =33.932kHz
理论值为
033.94932.028m f KHZ
f kHz ==≈===
谐振频率及品质因数误差均为
33.94933.932
100%0.05%33.949
-⨯≈
32.35832.028
100% 1.03%32.028
m f -⨯=测量误差为：
误差非常小，即测量值非常接近于真实值。
(3) 测量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0 ,f0 ,5f0,10f0,100f0点所对应的|()|H jw 和
ϕ
的值
数据记录如下：
根据以上数据，借助matlab软件作出幅频特性曲线和相频特性曲线如下图：
品质因数为
33
22 3.1433.9321010
| 2.131
100
f L
Q f
R
π-
⨯⨯⨯⨯
===
品质因数理论值为
33
22 3.1433.9491010
| 2.132
100
f L
Q f
R
π-
⨯⨯⨯⨯
===
品质因数误差为33.94933.932
100%0.05%
33.949
-
⨯≈，可见误差非常小，模拟很准确。
四、思考题
1．电路中输入信号源起什么作用？改变信号源的参数对测试结果有无影响？答：电路中信号源起一个激励的作用，通过给予电路一个持续的激励，测出相应的响应（即输出电压），从而研究电路的频率特性。
改变信号源的参数对测试结果无影响。
因为我们通过用输出电压与信号源的比值来研究电路的频率特性，信号源参数改变时，响应的输出电压也会改变，但两者比值不变，电路的频率特性不变，它与信号源的大小无关，而与其中的构成该电路的元件参数（如电感电容电阻）有关。