調(diào)諧電路功效的研究

1、專業(yè)：_控制_姓名：_曾坤_學(xué)號(hào)：_3150104119_日期：_11.4_地點(diǎn)：_東3-202_實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 電路與模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)老師： 王旃 成績：_實(shí)驗(yàn)名稱： 調(diào)諧電路功效的研究 實(shí)驗(yàn)類型： 電路實(shí)驗(yàn) 同組學(xué)生姓名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、掌握諧振頻率及品質(zhì)因數(shù)的測(cè)量方法；2、掌握頻率特性曲線的測(cè)量與作圖技巧；3、了解諧振電路的選頻特性、通頻帶及其應(yīng)用；4、研究電感線圈以及信號(hào)源的非理想狀態(tài)對(duì)諧振特性測(cè)量 的影響和修

2、正方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理由電阻器、電感器和電容器串聯(lián)組成的一端口網(wǎng)絡(luò)，其等效復(fù)阻抗為： RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，電路具有的特點(diǎn)：1、電路的阻抗最?。?、電路的電流達(dá)到最大值，該值的大小取決于一端口網(wǎng)絡(luò)的等效阻值，與電感和電容的值無關(guān)，即3、電壓、電流同相位；4、電感與電容上的電壓有效值相等，相位相反，電抗壓降等于零。三、主要儀器設(shè)備1、信號(hào)發(fā)生器 2、DG08模塊 3、示波器 4、寬頻帶電壓表 5、電阻箱四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟由電阻器、電感器和電容器組成RLC串聯(lián)電路，選擇L=40mH，C=0.1mF，R=100W，電路輸入端接信號(hào)發(fā)生器，使其輸出正弦信號(hào)。計(jì)算品質(zhì)因數(shù)（由于電感的制造工藝

3、使得其偏差較大，因此f0只能參考，若要精確計(jì)算f0，可能需要先測(cè)定電感的值）。1、根據(jù)提供的設(shè)備，預(yù)先計(jì)算出諧振頻率f0 的值，確定信號(hào)源輸出幅值和UR、UL、UC 的極值范圍。2、以f0為中心向左右擴(kuò)展，保持US幅值基本不變，依次改變f， 測(cè)量UR、UL、UC 、ULC ，畫出幅頻特性曲線。3、將R由100 W改為1K W ，重復(fù)測(cè)量UR、UL、UC 、ULC ，再次繪制幅頻特性曲線。4、畫出上述兩個(gè)Q值下的通用諧振曲線。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理裝 訂 線。由元件的標(biāo)稱值粗略計(jì)算諧振頻率f0,由串聯(lián)諧振公式得：因此我們調(diào)節(jié)的頻率范圍應(yīng)主要在2.5kHz左右。在R=100W，U=3V的情況下，改

4、變f在f0兩邊擴(kuò)展，測(cè)量的數(shù)據(jù)如下（在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得）：頻率/kHzUL/VUC/VUR/V頻率/kHzUL/VUC/VUR/V0.580.153.130.102.5513.0511.801.970.780.313.270.152.6012.2510.701.810.970.513.470.202.6511.769.701.671.130.743.690.252.7010.698.871.531.260.983.930.302.759.998.021.411.371.254.170.352.809.387.281.301.471.544.440.402.858.866.621.211.551.8

5、14.690.452.908.426.101.131.622.134.940.502.957.965.601.051.682.415.370.553.007.575.180.991.752.815.710.633.107.004.470.881.813.266.040.703.206.463.900.781.853.556.430.743.306.013.440.721.893.896.700.803.405.713.060.661.934.257.140.883.505.452.740.601.974.827.550.983.605.222.490.562.015.288.021.013.7

6、05.042.270.522.055.988.451.123.804.792.050.492.096.719.071.213.904.651.890.462.127.319.491.344.004.521.750.432.168.2410.291.434.104.411.630.412.209.3011.001.634.404.061.310.362.2611.0312.241.884.803.801.020.312.3112.4613.032.085.203.630.830.272.3613.5613.402.215.703.400.640.232.4114.1714.082.266.003

7、.320.570.212.4614.1413.672.216.503.230.470.182.5013.7612.802.127.003.170.400.16在R=1kW的情況下，測(cè)量了數(shù)據(jù)如下：（由于在實(shí)驗(yàn)室中時(shí)間不足，故其是在仿真軟件上完成，其中U=8.88V）頻率/kHzUL/VUC/VUR/V頻率/kHzUL/VUC/VUR/V0.650.588.713.562.65.85.438.880.750.778.654.072.655.915.328.870.91.098.544.832.76.015.218.861.11.68.345.772.86.2158.821.32.168.096.

8、612.96.44.798.761.452.617.867.1636.574.598.691.63.077.67.643.16.744.48.61.853.837.18.263.37.034.038.424.276.788.523.67.393.548.052.14.566.558.6647.7537.532.24.836.328.764.37.952.667.172.35.096.18.824.78.152.296.672.355.225.998.855.28.321.936.122.45.345.888.875.88.441.615.542.455.465.768.886.58.521.3

9、44.982.55.585.658.887.58.561.074.362.555.695.548.89六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析當(dāng)R=100W時(shí)，繪制幅頻特性曲線如右圖：我們可以看出UR 、UL 和UC 基本上都諧振頻率（約為2.41kHZ）附近達(dá)到峰值，在峰值處R兩端電壓為2.26V，低于3V，可能是因?yàn)殡姼斜旧泶嬖陔娮瑁?0mH電感用萬用表實(shí)測(cè)電阻約20W，由此計(jì)算R分壓應(yīng)接近2.5V，另外可能存在一些線路上的壓降，所以測(cè)得結(jié)果非常符合實(shí)際。另外可計(jì)算得RLC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q=6.32，故L和C兩端的電壓值應(yīng)該接近2.26×6.32=14.28V，實(shí)測(cè)UL0=14.14V, UC0=

10、13.67V，都比較符合預(yù)期結(jié)果。且由圖中看出電感電壓在f0左側(cè)變化快，右側(cè)變化慢；電容電壓在f0左側(cè)變化快，右側(cè)變化慢，也非常符合元件特性。用每一個(gè)UR 同時(shí)除以2.26V，得出的數(shù)據(jù)然后畫出Q=6.32時(shí)的通用諧振曲線如下：可見當(dāng)品質(zhì)因數(shù)為6.32時(shí)，曲線在諧振頻率處達(dá)到峰值，即放大倍數(shù)最大，且在諧振頻率附近位置，曲線較為尖銳，通頻帶寬較窄。當(dāng)串聯(lián)電阻R=1kW時(shí)，繪制幅頻特性曲線如下：易有其諧振頻率約為2.55kHZ左右?？梢钥闯銎湎噍^于2.41kHZ更接近于f0可猜測(cè)可能是由于實(shí)驗(yàn)室元器件為非理想所造成的。可計(jì)算出此時(shí)的Q值為0.632，下面是Q為0.632時(shí)的通用諧振曲線：再將兩者繪

11、至一起，有：很顯然相比Q=6.32時(shí)的通用諧振曲線，Q=0.632時(shí)曲線并沒有非常尖銳，通頻帶較寬。七、討論、心得 通過本次實(shí)驗(yàn)，我了解了RLC串聯(lián)電路諧振頻率的測(cè)定方法，雙蹤示波器的使用更加熟練了。其次在一開始做100的實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于自己過分關(guān)注數(shù)據(jù)在小范圍內(nèi)的變化，導(dǎo)致自己浪費(fèi)了大量的時(shí)間在這上面，以至于后面做1000都沒有時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，無奈之下測(cè)了盡可能多的100數(shù)據(jù)以便數(shù)據(jù)分析和圖表繪制。然后由于后者必須在仿真軟件上完成，從而讓我認(rèn)識(shí)到自己在對(duì)仿真軟件的操作上的不熟（以前其實(shí)不是很重視對(duì)這個(gè)軟件操作的掌握）。以后一定多在這上模擬來增加自己的熟練度。其次，在仿真軟件完成1000的模擬

12、之后，又嘗試了一下100的仿真，然而仿真結(jié)果與在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得的結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，通過詢問老師，才知道（1）Vp為Vpp的1/2，（2）Multisim中函數(shù)發(fā)生器如果接的是“+-”兩極，則其輸出的電壓是設(shè)定的兩倍（這樣才有了信號(hào)源輸出電壓為8.88V的原因），而接“+”和中線后輸出的電壓則為設(shè)定電壓。同時(shí)在1000模擬中，我同時(shí)使用了三個(gè)示波器分別測(cè)量三個(gè)元器件的電壓，當(dāng)時(shí)還心存疑惑這樣用是不是正確的。后來知道在仿真中這樣做是正確的，因?yàn)镸ultisim中的示波器實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)能看波形的交流電壓表，沒有共地限制。而實(shí)際中的示波器則在使用雙通道后有共地限制，故在實(shí)際中就算有足夠數(shù)量的示波器也不能像

13、這樣使用。本實(shí)驗(yàn)也讓我加深了對(duì)模電課中相關(guān)概念的理解！附Multisim仿真連線圖（自主研究）：定量或定性研究實(shí)際電感器的非理想性對(duì)諧振頻率、選頻能力的影響 實(shí)際電感器有一定內(nèi)阻，故可以看做一個(gè)電阻R與一個(gè)理想電感器串聯(lián)組成，且測(cè)得實(shí)驗(yàn)室中電感內(nèi)阻約為20。因此我們以在multisim中可以在原基礎(chǔ)上在電感一端串聯(lián)一個(gè)20的電阻來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以對(duì)比。接線圖如下圖所示：測(cè)得數(shù)據(jù)如下表：頻率/kHzUL/VUC/VUR/V頻率/kHzUL/VUC/VUR/V0.70.678.653.812.655.795.218.680.91.098.494.792.75.885.118.671.11.598.275

14、.722.86.084.898.631.42.437.846.936.414.518.51.653.187.397.643.36.833.988.241.93.926.878.23.77.263.357.812.14.496.448.494.27.632.757.232.355.988.6458.052.046.372.45.245.768.6868.331.465.522.455.365.658.77.58.530.974.512.55.475.548.7做出圖像如下所示：諧振頻率約為2.45kHZ左右通用諧振曲線如下：將其與上繪制一起有：我們可以看出，在外電阻較大的情況下，存在內(nèi)阻對(duì)電感的

15、影響不算很大，如該實(shí)驗(yàn)中，在外電阻1000（相較于20大得多），其諧振頻率與理想電感只差了0.1kHZ左右，而選頻能力則幾乎不變！同時(shí)由于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的電感即為非理想狀態(tài)，故我們?cè)倌M一次理想狀態(tài)下的100的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：頻率/kHzUL/VUC/VUR/V頻率/kHzUL/VUC/VUR/V1.51.23.40.322.613.3112.622.061.651.643.880.42.711.5710.211.661.83.574.30.512.89.987.411.3224.815.70.7136.814.930.922.26.28.111.133.25.583.410.692.38.4810.151.473.54.592.310