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1、,串联谐振电路,实验11,目 录,3,实验仪器,4,实验原理,5,实验步骤,6,7,实验提示,思 考 题,2,预习要求,实验目的,1.计算图2-11-1电路的谐振频率fo和半功率点f1和f2。其中L=5.6mH，C=0.1uF,Rt=20。设Q值等于5。,串联谐振电路,预 习 要 求,预 习 要 求,2.实验中，改变信号源频率时为什么电路的输入端电压会发生变化？,3.详细说明实验步骤1-(1)、1-(3)和实验步骤2的操作过程。,串联谐振电路,函数信号发生器 交流毫伏表 双踪示波器 电路信号与系统实验箱,实 验 仪 器,实 验 仪 器,TTL输出和50输出区别,产生小信号时要加衰减,表头指示频
2、率值为实际值,函数信号发生器,表头指示电压值为峰峰值,实 验 仪 器,交流毫伏表,刚打开电源时，指针的瞬时摆动属正常。,注意其正确读数。（有效值和分贝值）,被测量值未知时应把量程调至最高档。,测量时保持示波器两个通道共地。,注意小信号测量方法，先测大信号，再调小测。,实 验 仪 器,示波器,实 验 仪 器,实验箱,RLC串联电路,RLC串联电路,实 验 原 理,串联谐振电路,实 验 原 理,图2-11-1是RLC串联电路的复频域表示。作为电源的负载阻抗 Z = R+jL1/(C )，它是角频率的函数。其中 R =Rt+Rr，Rr为电感的等效电阻。,实 验 原 理,电流I 与信号频率的关系曲线称
3、为串联谐振曲线，如图2-11-2所示。对应I=0.707Io的频率称为半功率点频率，分别称为 f1 ，f2 。半功率点的电压与电流相位差为45。,实 验 原 理,RLC串联电路谐振时，I 达最大值，且与电压同相。此时的频率fo称为谐振频率。电容上电压VC和电感上电压VL与 f 的关系如图2-11-3所示，可见VC出现最大值的频率小于fo ，VL出现最大值的频率大于fo 。,实 验 原 理,1感抗等于容抗： XLOXCO=0 (2-11-1) 2谐振频 o=1/ fo=1/(2 ) (2-11-2) 3等效阻抗最小且为纯电阻： Zo=R=Rt+Rr (2-11-3) 4回路电流最大： Io=Vs
4、/R (2-11-4),串联谐振特点,实 验 原 理,5L和C上的电压： VCO=VLO=QVs (2-11-5) 6电路Q 值： Q =oL/R=1/(oRC) = /R=fo/(f2f1) (2-11-6) 7通频带： B=f2f1=fo/Q=R/(2L) (2-11-7),串联谐振特点,实 验 步 骤,串联谐振电路,1.测谐振频率fo 。 (1)按图2-11-1电路接线。信号源输出为正弦波、f 任意，始终保持Vs (有效值)=1V。,实 验 电 路,实 验 步 骤,使用交流 毫伏表测量,实 验 步 骤,毫伏表测量电路,实 验 步 骤,示波器测量电路,使用 示波器测量,实 验 步 骤,(2
5、)调整信号源频率，根据谐振时回路电流最 大，即电阻Rt上电压Vrt最大，找出谐振频率fo 。 (3)示波器置XY工作方式，将Vs和Vrt分别送入两个通道，根据李沙育图形找出谐振频率fo 。 (4)测量谐振时的Vrto ，VCO ，VLO ，并记录之。 2测半功率点 示波器置双踪工作方式，将Vs和Vrt分别送入两个通道，用双迹法找出半功率点频率f1和f2 ，并验证Vrt是否等于0.707Vrto 。,实 验 步 骤,3验证Q 值：根据Q =VCO/Vs及Q =fo/(f2f1)计算出两个Q 值，它们应相等。如果误差太大，则可能测试有误，须重测。 4测量谐振曲线：按表2-11-1，在2-20kHz
6、范围内自定频率测出各频率下的Vrt 。 5根据测试结果，画出If串联谐振曲线。,实 验 步 骤,实验数据表格,表 2-11-1,注意保持Vs=1V,实 验 提 示,串联谐振电路,保持输入信号Vs=1V 始终不变可以用交流毫伏表或数字示波器进行监控；,实 验 提 示,谐振频率fo的找法是保证输入电压始终不变，调整信号源的频率使输出得到一个最大的电压（不能再大），此时对应的信号发生器上的频率即为fo。采用双迹法则是使输入输出信号波形重合。 半功率的频率f1、f2的找法是保证输入电压始终不变，调整信号源的频率使输出电压为最大时的0.707倍，此时对应的信号发生器上的频率即为半功率的频率f1或f2，比
7、fo大则是f2，比fo小则是f1。采用双迹法则应满足相位差45O的关系。,实 验 提 示,点测法画串联谐振曲线的取点原则：谐振频率fo和半功率点f1和f2必须取；曲线变化剧烈的地方多取点，变化平坦的地方少取点。,实 验 思 考 题,1.如果fo和fo不等，且误差较大，你认为哪个更准确? 为什么? 2.串联谐振时，Vrto为什么不等于Vs ? 3.分析电路中R 的大小对Q 值的影响。Q值的大小对通频带B 及If串联谐振曲线形状的影响。,实 验 思 考 题,4.可以根据半功率点Vrt=0.707Vrto的结论，用交流毫伏表测量电压的方法确定半功率点的频率。简要叙述测试方法。 5.用一只标准电容器，运用谐振原理设计测试未知电感的方案。画出测试电路，简要说明测试原理。,实 验 报 告 要 求,实验名称； 实验目的； 实验仪表（应写明具体型号）； 实验原理及实验电路图； 实验数据：整理各项测试内容的实验数据和串联谐振曲线，分析实验结果和误差原因； 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。,实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪器，并将实验箱放入实验台右侧柜子中。,实 验 结 束,地址：南京市栖霞区文苑路9号教学3号楼西区 E-Mail:ddsz 中心办公室：教学3号楼西区二楼西207室 联系电话：025-85866145,
