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1、实验七 频率特性和谐振现象的分析一、实验目的1. 进一步学习设置仿真类型和参数交流扫描分析（AC Sweep）。2. 理解滤波器的工作原理。3. 理解谐振的原理和特点。图2.59 例1电路二、范例例1： 研究如图2.59所示的RC电路，R=100，分析当电容C分别为0.1F、0.01F和0.001F 时电容电压uC的频率特性曲线。步骤：1. 绘制仿真电路图启动OrCAD Capture 新建项目 打开绘图页 载入元件库 编辑电路图（1）交流电压源的编辑图中V1为交流电压源VAC/SOURCE，振幅（ACMAG）设为1V，初相（ACPHASE）设为0。（2）电容元件的编辑由于要对电容C的容量进行
2、参数扫描，所以该元件的Value属性设置为*，这里不防设为rval。放置元件PARAM/SPECIAL，双击该元件调出其“Property Editor”窗口，单击按钮调出“Add New Column”对话框，在Name栏输入rval，在Value栏输入0.01uF（该值只在直流工作点分析时用到，对扫描分析没有影响，但一定要设置）。2. 设置交流扫描分析类型及参数单击PSpice工具栏的按钮以建立模拟类型分组，设置分析类型如图2.60所示。Analysis Type栏设为AC Sweep(交流扫描分析）；Options栏默认为General settings(一般设置)；AC SweepTy
3、pe栏设置起始频率1Hz（不允许设为0），终止频率为100MEGHz，按数量级(Decade)进行扫描，每个数量级计算1000个点(默认值为101个点)。然后，单击Option栏的Parametric Sweep(参数扫描)设置扫描参数，如图2.61所示。在Sweep Variable栏选取Global Parameter(全局变量参数），在Parameter(参数名)栏填rval；在Sweep Type栏选Value List（参数取值列表），填入参数取值依次分别为0.1uF，0.01uF，0.001uF。3. 执行仿真，观察频率特性。单击仿真工具栏的按钮执行仿真。单击按钮，在“Add Tr
4、ace”对话框中选择V(UC)，可以看到电容电压的振幅随频率变化的曲线，如图2.62所示。可以看出这是一个低通滤波器电路，而且电容的容量越小，截止频率越高，通频带越宽，这可以用电路的理论进行分析。图2.60 交流扫描分析类型设置图2.61 交流扫描参数设置图2.62 不同参数下电容电压的幅频特性曲线例2：分析图2.63 所示的RLC串联电路中各元件电压的频率特性，并研究电阻参数分别取500、1k、2k时频率特性的变化情况。图2.63 RLC串联电路的频率特性步骤：1. 绘制仿真电路图启动OrCAD Capture 新建项目 打开绘图页 载入元件库 编辑电路图（1）交流电压源的编辑图中V1为交流
5、电压源VAC/SOURCE，振幅（ACMAG）设为10V，初相（ACPHASE）设为0。（2）电阻元件的编辑由于要对电阻的阻值进行参数扫描，所以该元件的Value属性设置为*，这里不防设为rval。放置元件PARAM/SPECIAL，双击该元件调出其“Property Editor”窗口，增加新属性rval，在其Value栏输入500。2. 设置交流扫描分析类型及参数设置方法与例1的相似，只是扫描范围为1Hz1000kHz，按线性扫描，每数量级计算100个点；为了观察不同阻值情况下的频率特性，进一步设置参数扫描，参数名为rval，参数按列表取值即500、1k、2k。3. 执行仿真，观察分析结果
6、单击仿真工具栏的按钮执行仿真。单击按钮，在“Add Trace”对话框中选择电阻电压V(R:1)-V(R:2)、电感电压V(L:1)-V(L:2)和电容电压V(C:1)-V(C:2) 。可以看到各元件电压的振幅随频率变化的曲线，如图2.64所示。从中可以看出这是一个带通滤波器电路，中心频率(即谐振频率)约为500kHz，电阻越大，品质因数越小，通频带越宽，但是频率选择性越差。电容电压和电感电压的振幅在谐振时相等，但它们的最大值并不发生在谐振频率点，而是分别出现在谐振频率的前后。5005005001k1k1k2k2k2k图2.64 不同电阻参数下uR、uL、uC的频率特性曲线三、实验内容（任选其一）1. 自拟一个高通滤波器电路，要求其低频截止频率为1kHz。并分析在不同参数下（不同R值或不同C值）输出电压的频率特性。2. 自拟一个R、L、C并联谐振电路，要求谐振频率为100kHz。并分析不同R值即不同品质因数下，电路中各元件电流的频率特性曲线。要求：（1）总结分析电路频率特性时交流扫描分析的设置方法。 （2）打印电路图及输出的频率特性曲线。 （3）得出实验结论，并用电路理论知识加以解释。
