LC 串并联谐振回路特性实验
LC电路的谐振现象
系别： 物理学院 实验分组： 11组2号 姓名： 戴 展 鹏 学号： 00304122 同组姓名： 无 实验日期： 2004-11-30 教师评定：【实验名称】LC 电路的谐振现象 【目的要求】1. 研究LC 电路的谐振现象;2. 了解LCR 电路的相频特性和幅频特性.【仪器用具】标准电感(0.1H, R L =33.8Ω), 标准电容(0.05μF), 电阻箱, SS7802读出示波器, 功率函数发生器, 耦合变压器.【实验原理】同时具有电感和电容两类元件的电路, 在一定条件下会发生谐振现象. 谐振时电路的阻抗, 电压与电流以及他们之间的相位差, 电路与外界之间的能量交换等均处于某种特殊状态, 因而在实际中有着重要的应用.1. 串连谐振.LCR 串连电路如图所示. 其总阻抗|Z|, 电压U 与电流I 之间的相位差φ, 电流I 分别为:Z(1) 1/arctan L CR -=ωωφ(2) I =(3)其中2f ωπ=为圆周率(f 为频率).存在一个特殊的频率f 0, 在其量变: (1) 当f<f 0时, φ<0, 电流的相位超前于电压, 整个电路呈电容性, 且随f 降低, φ趋近于-π/2; 而当f>f 0时, φ>0, 电流的相位落后于电压, 这个电路呈电感性, 且随f 升高, φ趋近于π/2;(2) 随f 偏离f 0越远, 阻抗越大, 而电流越小.L系别： 物理学院 实验分组： 11组2号 姓名： 戴 展 鹏 学号： 00304122 同组姓名： 无 实验日期： 2004-11-30 教师评定：由(1)(2)(3)式可知, 当10/L C ωω-=, 即0ω (4)即:0f (5)此时φ=0, 电压与电流同相位, 整个电路呈纯电阻性, 总阻抗达到极小值Z 0=R, 而总电流达到极大值I M =U/R. 这种特殊状态称为串连谐振, 此时的频率称为谐振频率.2. 品质因素QQ 值标志着储耗能特性, 电压分配特性和频率选择特性.0001C L f U L U Q U U R R C fωω=====''∆其中L R R R '=+. 21f f f ∆=-称为通频带宽度. f 1和f 2分别为谐振峰两侧I M I =处所对应的频率.【实验内容】1. 测相频特性曲线先用李萨如图形法确定了谐振频率f 0, 然后采用双踪显示法测相位差φ, 选择相位差约为±15°, ±30°, ±45°, ±60°, ±72°, ±80°对应的频率进行测量, 并记录下此时的U R .2. 测幅频特性曲线保持U=1.0V, 在1中所选的两个相邻频率之间再插入一个频率, 测相应的U R 并记录下来. 在根据U R =IR 可以求得I.3. 在谐振频率下, 取不同的U, 测U L , U C , U R . 记录下这四个量.【实验数据】Table 1相频特性测量数据频率f/kHz φ=f/(1/Δt)×360/°1.705 -7.60 -80.76 1.947 -9.85 -71.162.064 -12.26 -60.61 2.136 -17.09 -44.99 2.188 -27.02 -29.15 2.221 -52.63-15.19系别：物理学院实验分组：11组2号姓名：戴展鹏学号：00304122 同组姓名：无实验日期：2004-11-30 教师评定：频率f/kHz 1/Δt φ=f/(1/Δt)×360/°2.250 ∞0.0002.277 54.05 15.172.315 26.66 31.262.362 19.04 44.662.418 14.92 58.342.533 13.33 68.412.984 13.42 80.05系别：物理学院实验分组：11组2号姓名：戴展鹏学号：00304122 同组姓名：无实验日期：2004-11-30 教师评定：Table 2幅频特性测量数据R R1.705 0.1250 1.2501.829 0.1664 1.6641.947 0.23232.3232.004 0.2831 2.8312.064 0.35893.5892.091 0.4040 4.0402.136 0.4993 4.9932.160 0.5590 5.5902.188 0.6312 6.3122.207 0.6754 6.7542.221 0.7031 7.0312.237 0.7222 7.2222.250 0.7288 7.2882.262 0.7226 7.2262.277 0.7065 7.0652.294 0.6763 6.7632.315 0.6234 6.2342.340 0.5673 5.6732.362 0.5175 5.1752.381 0.4770 4.7702.418 0.4090 4.0902.472 0.33583.3582.533 0.2777 2.7772.746 0.1725 1.7252.984 0.1229 1.229系别：物理学院实验分组：11组2号姓名：戴展鹏学号：00304122 同组姓名：无实验日期：2004-11-30 教师评定：系别： 物理学院 实验分组： 11组2号 姓名： 戴 展 鹏 学号： 00304122 同组姓名： 无 实验日期： 2004-11-30 教师评定： Table 3谐振频率下测U, U L , U C , U RU/V U L /V U C /V U R /V 0.6869 6.920 6.911 0.4995 1.0008 10.085 10.070 0.7278 1.861318.75718.4821.3536Table 4实验仪器规格数据C L R R L R ’=R+R L 0.05μF0.1H100Ω33.8Ω133.8Ω【Q 值的计算】1. 使用Table 5 中的数据, 三次取平均计算得:11002.C UQ U==2. 使用谐振频率f 0计算Q 200221057.''f LL Q R R πω=== 3. 使用幅频特性曲线, 找到f 1和f 2, 求得Δf, 计算Q 312136.f =kHz 22362.f =kHz003129.956f f Q f f f ===∆-【分析与讨论】利用公式(5)可以计算得f 0的理论值为:02251.f ==kHz这个值和测量值基本一样. Q 1和Q 3的值比较接近, 从测量的数据量(这两者测量的数据点较多)以及测量手段上(两者都没用用到仪器上标注的数值)来说这两者得到的Q 值较为可信. 至于Q 2与它们相差较大的原因, 我认为是R L 和L 的值并不准确的原因. 如果L 值准确, 则单从这里的数值上看, R L 与铭牌上的值相差约22.55%.顺带说一句, 用Word 画出来的电感实在太难看了.系别： 物理学院 实验分组： 11组2号 姓名： 戴 展 鹏 学号： 00304122 同组姓名： 无 实验日期： 2004-11-30 教师评定：【思考题】1. 若把R 改为500Ω, 而其它条件不变时, 电路的谐振特性会有什么变化?相频特性曲线和幅频特性曲线都会变“扁”, Q 值会变小, 相对耗能变大, 电容和电感上的电压降低, 通频带宽度变小, 谐振电路的性能下降.2. Q 表是常用的一种测量电抗元件Q 值的仪器. 书上有原理图, (1)说明其测量原理; (2)写出测量步骤; (3)若在测某样品时, C=330pF, f 0=600kHz, u C =1.00V , 试求L, r, Q. (1) 测量原理该电路是一个串连谐振电路. 调整C 的值使电路达到谐振状态, 此时, 电流i 有最大值, 也就是u C 有最大值.此时可通过公式(5)计算L 的值:2012()L f Cπ=等效电阻r 的值则为:002/()C Cf Cu ur u C u πω==电抗元件的Q 值为:C u Q u =(2) 测量步骤a. 连接电路;b. 缓慢调整C 的值, 观察V C 的读数, 当V C 的值达到最大的时候, 记录下此时的C的值, V 的读数u, V C 的读数u C 以及电源的频率f 0; c. 分解电路. (3) 计算根据(1)中的讨论容易得到:213.L mH =0124.r =Ω100Q =。
RLC串联电路的谐振特性研究实验报告
大学物理实验设计性实验实验报告实验题目:RLC串联电路谐振特性的研究班级：姓名：学号：指导教师：一．目的1．研究LRC 串联电路的幅频特性;2．通过实验认识LRC 串联电路的谐振特性. 二．仪器及用具DH4503RLC 电路实验仪 电阻箱 数字储存示波器 导线三．实验原理LRC 串联电路如图3.12-1所示.若交流电源U S 的电压为U ,角频率为ω,各元件的阻抗分别为则串联电路的总阻抗为串联电路的电流为式中电流有效值为电流与电压间的位相差为它是频率的函数,随频率的变化关系如图3.12-2所示.电路中各元件电压有效值分别为C j Z L j Z R Z C L R ωω1===)112.3()1(--+=C L j R Z ωω)212.3()1(-=-+==∙∙ϕωωj Ie C L j R Z I UU )312.3()1(22--+==C L R U Z U I ωω)412.3(1arctan --=RC L ωωϕ)512.3()1(22--+==CL R R RI U R ωω)612.3()1(22--+==U C L R LLI U L ωωωω)712.3()1(1122--+==UCL R C I C U C ωωωω图3.12-1/π-/π图3.12-2(3.12-5)和(3.12-6),(3.12-7) 式可知,U R ,U L 和U C 随频率变化关系如图3.12-3所示.(3.12-5),(3.12-6)和(3.12-7)式反映元件R 、L 和C 的幅频特性,当时,ϕ=0,即电流与电压同位相,这种情况称为串联谐振,此时的角频率称为谐振角频率,并以ω0表示,则有从图3.12-2和图3.12-3可见,当发生谐振时,U R 和I 有极大值,而U L 和U C 的极大值都不出现在谐振点,它们极大值U LM 和U CM 对应的角频率分别为(3.1211)C ωω==-式中Q 为谐振回路的品质因数.如果满足21>Q ,可得相应的极大值分别为电流随频率变化的曲线即电流频率响应曲线（如图3.12-5所示）也称谐振曲线.为了分析电路的频率特性.将(3.12-3)式作如下变换)912.3(10-=LCω)1012.3(2111220222--=-=ωωQ C R LC L )1312.3(411142222LM --=-=Q QL Q U Q U )1412.3(4112CM --=Q QUU 22)1()I(C L R Uωωω-+=2002L U ωωω=)812.3(1-=L Cωω(a) 图3.12-3从而得到此式表明,电流比I /I 0由频率比ω/ω0及品质因数Q 决定.谐振时ω/ω0,I /I 0=1,而在失谐时ω/ω0≠1, I /I 0<1.由图3.12-5(b)可见,在L 、C 一定的情况下,R 越小,串联电路的Q 值越大,谐振曲线就越尖锐.Q 值较高时, ω稍偏离ω0.电抗就有很大增加,阻抗也随之很快增加,因而使电流从谐振时的最大值急剧地下降,所以Q 值越高,曲线越尖锐,称电路的选择性越好.为了定量地衡量电路的选择性,通常取曲线上两半功率点(即在210=I I 处)间的频率宽度为“通频带宽度”,简称带宽如图3.12-5所示,用来表明电路的频率选择性的优劣.由(3.12-17)式可知,当210=I I 时,Q 100±=-ωωωω,若令解(3.12-18)和(3.12-19)式,得20022)( ωωωωρ-+=R U2002)(1ωωωω-+=Q R U20020)(1 ωωωω-+=Q I 20020)(Q 11ωωωω-+=I I )1812.3(11001--=-Q ωωωω)1912.3(12002-=-Qωωωω)2012.3(2)21(10201--+=QQωωω(a) （b ）图3.12-5所以带宽为 可见,Q 值越大,带宽∆ω越小,谐振曲线越尖锐,电路的频率选择性就好.四．实验内容与步骤 1．计算电路参数(1)根据自己选定的电感L 值,用(3.12-9)式计算谐振频率f 0=2kHz 时,RLC 串联电路的电容C 的值,然后根据(3.12-12)式计算品质因数Q =2和Q =5时电阻R 的值.2．实验步骤（1）按照实验电路如图3.12-6连接电路,r 为电感线圈的直流电阻,C 为电容箱,R 为电阻箱,U S 为音频信号发生器.(2)Q=5,调节好相应的R ， 将数字储存示波器接在电阻R 两端，调节信号发生器的频率，由低逐渐变高（注意要维持信号发生器的输出幅度不变），读出示波器电压值，并记录。
实验三 RLC串联谐振
实验三 RLC 串联谐振一、实验目的1、掌握测量谐振频率、品质因数和绘制频率特性曲线的方法。
2、加深对串联谐振电路特性的理解。
3、认识品质因数对电路选择性的影响。
二、实验原理1、串联谐振在RLC 串联电路中，当感抗和容抗相等时，电路的端电压和电流同相位，整个电路呈现电阻性。
即CL ωω1=时，电路处于谐振状态，谐振角频率为LC10=ω，谐振频率为LCf π210=当0ωω<时，电路呈容性，电路电流超前端电压；当0ωω>时，电路呈感性，电路电流滞后端电压。
要使电路发生谐振，可以改变L 、C 或f 来达到，本实验是通过改变电源电压的频率来实现的。
2、 串联谐振的特性(1)由于C L 001ωω=，所以U L 与U C 数值相等，相位相差1800，而U L 或U C 与信号源电压U S 之比为品质因数Q ，即Q =RC LR C R L U U U U S C S L ====001ωω其中LC10=ω。
在C 和L 为定植情况下，Q 值仅取决于回路电阻R 的大小。
电阻R 越大电路的品质因数越小，其谐振曲线越平坦。
(2)由于回路总电抗01000=-=CL X ωω，因此，回路阻抗Z 为最小值；在U S 一定情况下，I=I 0=RU S为最大值；回路相当于一个纯电阻电路，U S 与I 同相位。
三、实验任务与步骤1、按图3-1接线，改变信号源频率，找出谐振频率0f ，一般可采取两种方法： 图3-1(1)电阻电压U R到达最大值的办法确定f0(2)用双踪示波器观察U S和U R的波形，调节信号源频率，当二者波形相同时即为f0。
2、在谐振情况下用晶体管毫伏表测量U S、U L 、U C、U R ，根据测量结果计算Q值并记入下表。
3、测量谐振曲线图I(f)信号源U S保持5V，改变其频率，分别测U R值(以谐振频率为中心两边对称取点，在谐振频率附近可适当多取几点)，由I=U S换算出电流值，记录于下表。
串联谐振_实验报告
一、实验目的1. 理解串联谐振电路的基本原理和特性。
2. 掌握串联谐振电路的谐振频率、品质因数和通频带的测量方法。
3. 通过实验验证理论分析，加深对串联谐振电路的理解。
二、实验原理串联谐振电路由电感L、电容C和电阻R组成，按照其原件的连接形式可分为串联谐振和并联谐振。
本实验主要研究串联谐振电路的特性。
1. 谐振频率：串联谐振电路的谐振频率f0由以下公式给出：f0 = 1 / (2π√(LC))其中，f0为谐振频率，L为电感，C为电容。
2. 品质因数Q：串联谐振电路的品质因数Q表示电路的选频性能，由以下公式给出：Q = 1 / (R√(LC))其中，Q为品质因数，R为电阻，L为电感，C为电容。
3. 通频带：通频带B为谐振曲线两侧电流有效值下降到最大电流的1/√2时对应的频率范围，由以下公式给出：B = f2 - f1其中，f1为下限截止频率，f2为上限截止频率。
三、实验仪器与设备1. 信号发生器：提供不同频率的正弦交流信号。
2. 数字多用表：测量电压、电流和电阻。
3. 电感器、电容器和电阻器：构成串联谐振电路。
4. 电路连接线：连接实验仪器和设备。
四、实验步骤1. 按照实验电路图连接电路，确保连接正确无误。
2. 将信号发生器的输出端连接到串联谐振电路的输入端。
3. 将数字多用表分别连接到电感、电容和电阻的相应位置，用于测量电压、电流和电阻。
4. 设置信号发生器的输出频率为f0，即谐振频率，观察并记录电路中的电压、电流和电阻的数值。
5. 改变信号发生器的输出频率，分别在谐振频率两侧的频率点测量电路中的电压、电流和电阻的数值。
6. 根据实验数据绘制幅频特性曲线，分析谐振频率、品质因数和通频带的特性。
7. 通过实验验证理论分析，总结实验结果。
五、实验结果与分析1. 谐振频率：实验结果显示，当信号发生器的输出频率为f0时，电路中的电压、电流和电阻的数值达到最大值，验证了谐振频率的理论分析。
2. 品质因数Q：实验结果显示，随着电阻的增大，品质因数Q减小，与理论分析一致。
大物实验交流谐振电路
实验（）交流谐振电路及介电常数的测量一、实验目的1、本实验研究RLC 串、并联电路的交流谐振现象2、学习测量谐振曲线的方法，学习并掌握电路品质因数Q 的测量方法及其物理意义。
一．实验原理在由电容和电感组成的LC 电路中，若给电容器充电，就可在电路中产生简谐形式的自由电振荡。
若电路中存在一定的回路电阻，则振荡呈振幅逐步衰减的阻尼振荡。
此时若在电路中接入一交变信号源，不断地给电路补充能量，使振荡得以持续进行，形成受迫振动，这时回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。
电路的特性也因串联或并联的形式不同，而展现出不同的结果。
本实验研究RLC 串、并联谐振电路的不同特性，并利用RLC 串联电路测量位置电容进而求得介电常数。
1.RLC 串联谐振电路在常见的RLC 串联电路中，若接入一个输出电压幅度一定，输出频率 f 连续可调的正弦交流信号源(见图1)，则电路的许多参数都将随着信号源频率的变化而变化。
在以上三个式子中，信号源角频率ω=2πf，容抗ZC=1/ωc，感抗ZL=ωL。
ϕi ＜0，表示电流位相落后于信号源电压位相；ϕi＞0，则表示电流位相超前。
各参数随ω变化的趋势如图2 所示。
结论：(1) Q 值越大，谐振电路储能的效率越高,储存相同能量需要付出的能量耗散越少。
Q 的这个意义适用于一切谐振系统（机械的，电磁的，光学的等等）。
微波谐振腔和光学谐振腔中的Ｑ值都指这个意义。
激光中有所谓的“调Q”技术，正是在这中意义下使用“Q 值”概念的。
(2) 在谐振时，VR=Vi，所以电感上和电容上的电压达到信号源电压的Q 倍，故串联谐振电路又称为电压谐振电路。
串连谐振电路的这个特点为我们提供了测量电抗元件Q 值的方法，最常见的一种测Q 值的仪器是Q 表。
当一个谐振电路Q值为100时，若电路两端加6v的电压，谐振时电容或电感上的电压将达到600v。
在实验中不注意到这一点，就会很危险。
(3) Q 值决定了谐振曲线的尖锐程度，或称之为谐振电路的通频带宽度。
实验报告 R、L、C串联谐振电路的研究
实验报告祝金华 PB15050984 实验题目：R 、L 、C 串联谐振电路的研究实验目的： 1. 学习用实验方法绘制R 、L 、C 串联电路的幅频特性曲线。
2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q 值）的物理意义及其测定方法。
实验原理 1. 在图1所示的R 、L 、C 串联电路中，当正弦交流信号源U i 的频率 f 改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f 而变。
取电阻R 上的电压U O 作为响应，当输入电压U i 的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出U O 之值，然后以f 为横坐标，以U O 为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图2所示。
图2 2. 在f ＝fo ＝LC21处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。
此时X L＝Xc ，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。
在输入电压U i 为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压U i 同相位。
从理论上讲，此时 U i ＝U R ＝U O ，U L ＝U c ＝QU i ，式中的Q 称为电路的品质因数。
3. 电路品质因数Q 值的两种测量方法 一是根据公式Q ＝oCU U 测定，U c 为谐振时电容器C 上的电压（电感上的电压无法测量，故不考虑Q=oLU U 测定） 。
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 U m ax 02U max0U 0102LCRoi图 1＝12f f f O-求出Q 值。
式中f o 为谐振频率，f 2和f 1是失谐时， 亦即输出电压的幅度下降到最大值的2/1 (＝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、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。
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。
L=30mHfo ＝LCπ21=1/(2×π631001.01030--⨯⨯⨯)=9188.81Hz2. 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？改变频率f,电感L ，电容C 可以使电路发生谐振，电路中R 的数值不会影响谐振频率值。
LC谐振回路的特性分析
lc电路在调谐放大器和lc振荡电路等很多电子电路中具有十分重要的作用,是不可缺少的组成部分,它的性能好坏直接关系到电子设备的质量。
为了描述lc回路的性能,引人了一个重要概念即品质固数。
但一些教材和资料对各种品质固数没有严格区分,容易使学生产生误解。
现对这个问题,进行探讨和分析1、元件的品质因数lc回路的组成元件是电感l和电容c,虽然它们都是电抗性元件,但实际上都不是理想电感和理想电容,都存在损耗。
电感线圈一般由铜线绕制而成,有的还采用磁芯,固此都有损耗。
实际电感可以看作由电感l及损耗电阻rl串联而成,如图a所示。
但我们需要的毕竟是它的电抗性,即它的感抗ωl必须远大于损耗电阻rl。
为此引入品质固数ql来描述它的电抗性:ql=ωl/rl一个电感线圈的ql值越高,就越接近于理想电感。
通常,实用电感线圈的ql值可达50～200。
同样,实际电容也存在损耗和泄漏,忽略漏电阻,它可看作电容c及损耗电阻rl串联而成,如图b,也可用品质因数qc来衡量实际电容的容抗性:qc=1/ωcrl。
一般电容的损耗电阻至少比电感的损耗电阻小一个数量级,所以lc回路中,实际电容常被看作无损耗的理想电容,如图c。
当图中实际电感和电容有电流i流过时,电感中的无功功率ql=i2ωl,电容中的无功功率ql=i2/ωc,损耗电阻rl和rl上的有功功率prl和prc分别为:prl=i2rl,prc=i2rc。
简单分析可得出,ql和qc即是实际电感和电容上无功功率和有功功率的比值,这就是其实质含义。
元件的品质因数愈大,则损耗功率相对愈小,所构成的lc回路谐振特性愈好。
2、谐振回路的品质因数定义了元件的品质因数,可仿此法定义lc谐振回路的品质因数。
固为lc回路在电子电路中大都工作在谐振状态,所以为了描述谐振特性,在谐振频率ω。
处定义谐振回路的品质因数为无功功率和有功功率之比。
谐振回路可分为串联谐振回路和并联谐振回路。
实际电感、电容和激励源相串联,电路称为串联谐振回路,如图2(a)。
实验八 RLC串联电路的谐振实验
C1L ω=ωfC21πC1ωLC21πLC1LC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 = L － = 0 则 = 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 =谐振时的角频率用表示为==谐振时的周期用T 0表示为 T = T 0 = 2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()2C L 2X X R -+RU UUU 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。
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LC 串并联谐振回路特性实验--(转自高频电子线路实验指导书)
2009-01-09 19:34:22| 分类：电子电路| 标签：|字号大中小订阅
LC 串并联谐振回路特性实验
一、实验目的
1、掌握LC 振荡回路的谐振原理。
2、掌握LC 串并联谐振回路的谐振特性。
3、掌握LC 串并联谐振回路的选频特性。
二、实验内容
测量LC 串并联谐振回路的电压增益和通频带，判断选择性优劣。
三、实验仪器
1、扫频仪一台
2、20MHz 模拟示波器一台
3、数字万用表一块
4、调试工具一套
四、实验原理
（一）基本原理
在高频电子线路中，用选频网络选出我们所需的频率和滤除不需要的频率成分。
通
常，在高频电子线路中应用的选频网络分为两类。
第一类是由电感和电容元件组成的振
荡回路（也称谐振回路），它又可以分为单振荡回路以及耦合振荡回路；第二类是各种
滤波器，如LC 滤波器，石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面滤波器等。
本实验主要
介绍第一类振荡回路。
1、串联谐振回路
信号源与电容和电感串联，就构成串联振荡回路。
电感的感抗值（ wL ）随信号频
率的升高而增大，电容的容抗值（
wC
1
）则随信号频率的升高而减小。
与感抗或容抗的
变化规律不同，串联振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最小值，而偏离特定频率时
的阻抗将迅速增大，单振荡回路的这种特性为谐振特性，这特定的频率称为谐振频率。
图2-1 所示为电感L、电容C 和外加电压Vs 组成的串联谐振回路。
图中R 通常是
电感线圈损耗的等效电阻，电容损耗很小，一般可以忽略。
图2-1 串联振荡回路
保持电路参数R、L、C 值不变，改变外加电压Vs 的频率，或保持Vs 的频率不变，
而改变L 或C 的数值，都能使电路发生谐振（回路中的电流的幅度达到最大值）。
在某一特定角频率 w0 时，若回路电抗满足如下条件：
（2-1）
则电流为最大值，回路发生谐振。
上式称为串联谐振回路的谐振条件。
回路发生串联谐振的角频率w0 和频率f0 分别为：
（2-2）
将式（2-2）代入式（2-1）得
（2-3）
我们把谐振时的回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R 的比值称为回路的品质因数，
以Q 表示，简称Q 值，则得
（2-4）
若考虑信号源内阻Rs 和负载RL 后，串联回路的电路如图2-2 所示。
由于Rs 和RL
的接入使回路Q 值下降，串联回路谐振时的等效品质因数 QL 为
图2-3 为串联振荡回路的谐振曲线，由图可见，回路的Q 值越高，谐振曲线越尖锐，
对外加电压的选频作用愈显著，回路的选择性就愈好。
因此，Q 值的大小可说明回路选
择性的好坏。
当回路的外加信号电压的幅值保持不变，频率改变为w = w1 或2 w = w 时，此时回
路电流等于谐振值的倍，如图2-4 所示。
w2 ? w 1称为回路的通频带，其绝对值为
（2-5）
式中 w1 和 w 2为通频带的边界角频率。
在通频带的边界角频率 w1 和w 2上，。
这时，回路所损耗的功率为谐振时的一半，所以这两个特定的边界频率又
称为半功率点。
2、并联谐振回路
串联谐振回路适用于信号源内阻等于零或很小的情况（恨压源），如果信号源内阻
很大，采用串联谐振回路将严重降低回路的品质因数，使串联谐振回路的选择性显著变
坏（通频带过宽）。
在这种情况下，宜采用并联谐振回路。
并联谐振回路是指电感线圈L、电容器C 与外加信号源相互并联的振荡电路，如图
2-5 所示。
由于电容器的损耗很小，可以认为损耗电阻集中在电感之路中。
图2-5 并联振荡回路
并联振荡回路两端间的阻抗为：
（2-6）
在实际应用中通常满足wl 〉〉R 的条件，因此
（2-7）
并联谐振回路的导纳Y=1/Z，由式（2-7）得
（2-8）
式中，G=CR/L 为电导，B=（wC-1/wL）为电纳。
因此，并联振荡回路电压的幅值为
（2-9）
由式2-9 可见，当回路导纳B=0 时，回路电压V0 与电流Is 同相。
我
们把并联振荡回路的这种状态叫做并联回路对外加信号源频率发生并联谐振。
由并联振荡回路导纳的并联谐振条件，可以导出并联回路角
频率p w 和谐振频率p f 分别为：
（2-10）
同样的
若考虑信号源内阻Rs 和负载RL 后回路Q 值下降。
和串联回路一样，Qp 愈高，谐振曲线愈尖锐，回路的选择性愈好，但通频带愈窄。
高频电子线路实验指导书
五、实验步骤
参考实验箱附带的接收模块上印刷的原理图G2。
1、在主箱上正确插好接收模块，按照电路原理图G2，正确连接电路电源线，＋12V
孔接+12V，＋5V 孔接＋5V，GND 接GND（从电源部分+12V 和＋5V 插孔用连接线接入），
接上电源通电，并拨动开关K1 (若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。
2、将跳线JA1 连接好，JAB 断开，组成LC 串联回路，输入频率为10.7MHz 的高频
信号（参考高频信号源的使用），观察电路起振情况，记录输入、输出电压值。
3、电压增益AV0
可以由示波器直接测量。
方法如下：
用示波器测输入信号的峰峰值，记为Ui。
测输出信号的峰峰值记为Uo。
则小信号
放大的电压放大倍数为Uo/Ui。
同学们也可以换用扫频仪测试AV0 。
4、测量通频带BW
用逐点法测量BW。
先调谐LC 谐振回路使其谐振o f =10.7MHz，记下此时的电压放大
倍数vo A ，然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压uS 不变），并测出对应的
电压放大倍数vo A ，多测几点。
用扫频仪测量BW。
同学们自行测试，并比较结果。
5、放大器的选择性
放大器选择性的优劣可用放大器谐振曲线的矩形系数Kr0.1 表示，用（4）中同样的
方法测出B0.1 即可得：
6、将跳线JA1 连接好，JAB 断开，组成LC 并联回路，做上面同样的步骤。
六、实验报告
1、整理好实验数据，并以表格形式记录。
2、在坐标纸上绘出LC 串并联回路不同Q 值的谐振曲线。
3、在坐标纸上绘出LC 串并联回路的通频带，指出截止频率。