本文格式为Word版，下载可任意编辑RLC电路综合实验讲义 RLC电路的特性研究 DH4503型RLC电路测验仪 实 验 讲 义 RLC电路特性的研究 电容、电感元件在交流电路中的阻抗是随着电源频率的变更而变化的将正弦交流电压加到电阻、电容和电感组成的电路中时，各元件上的电压及相位会随着变化，这称作电路的稳态特性；将一个阶跃电压加到RLC元件组成的电路中时，电路的状态会由一个平衡态转变到另一个平衡态，各元件上的电压会展现有规律的变化，这称为电路的暂态特性 [测验目的] 1、观测RC和RL串联电路的幅频特性和相频特性 2、了解RLC串联、并联电路的相频特性和幅频特性 3、查看和研究RLC电路的串联谐振和并联谐振现象 4、查看RC和RL电路的暂态过程，理解时间常数τ的意义 5、查看RLC串联电路的暂态过程及其阻尼振荡规律 6、了解和熟谙半波整流和桥式整流电路以及RC低通滤波电路的特性 [测验仪器] 1、DH4503型RLC电路测验仪 2、双踪示波器 3、数字存储示波器（选用） [测验原理] 一、RC串联电路的稳态特性 1、RC串联电路的频率特性 在图1所示电路中，电阻R、电容C的电压有以下关系式： U I= 221R+(—— ) ωC UR=IR UC=IωC ψ=-arctan1 ωCR 其中ω为交流电源的角频率，U为交流电源的电压有效值，φ为电流和电源电压的相位差，它与角频率ω的关系见图2 φR i=Isinωt 0+ ω C - u(t)=Usin(ωt+φ) 1 图 1 RC串联电路 图 2 RC串联电路的相频特性 ?，ω很大时φ→0。
22、RC低通滤波电路如图3所示，其中Ui为输入电压，Uo为输出电压，那么有 Uo=1 Ui 1+jωRC它是一个复数，其模为： Uo=1 2Ui 1+(ωRC)可见当ω增加时，I和UR增加，而UC减小当ω很小时φ→- 1设ω0= ,那么由上式可知： RCUo ω=0时， Ui =1Uo= 1 =0.707ω=ω0时 Ui 2Uoω→∞时 Ui =0可见 uououo 随ω的变化而变化，并且当ωω0时，明显uiuiui下降这就是低通滤波器的工作原理，它使较低频率的信号轻易通过，而阻拦较高频率的 信号通过 RC R C 图 3 RC低通滤波器 图 4 RC高通滤波器 3、RC高通滤波电路 RC高通滤波电路的原理图见图4 根据图4分析可知有： Uo=12Ui 1+(1 ) ωRC1同样令ω0=，那么： RCUo= 1 =0.707ω=0时， Ui 2Uoω=ω0时 Ui =0Uoω→∞时 Ui =1可见该电路的特性与低通滤波电路相反，它对低频信号的衰减较大，而高频信号轻易通过，衰减很小，通常称作高通滤波电路。
2 二、RL串联电路的稳态特性 RL串联电路如图5所示 φR i=Isin(ωt+φ) + - u(t)=Usinωt0 ω 图 5 RL串联电路 图 6 RL串联电路的相频特性 可见电路中I、U 、UR、UL 有以下关系： U I= 22R+( ) ωL UR=IR,UL=IωL 可见RL电路的幅频特性与RC电路相反，增加时，I、UR减小UL 那么增大它的相频特性见图6 ?由图6可知，ω很小时φ→0，ω很大时φ→ 2三、RLC电路的稳态特性 在电路中假设同时存在电感和电容元件，那么在确定条件下会产生某种特殊状态，能量会在电容和电感元件中产生交换，我们称之为谐振现象 1、RLC串联电路 在如图7所示电路中，电路的总阻抗|Z|，电压U、UR、和i之间有以下关系： 1ωC 1ωL-ω Cφ=arctanR Ui= 1ωC 其中ω为角频率,可见以上参数均与ω有关,它们与频率的关系称为频响特性，见图8。
zC L u(t) R 0f0 图 7 RLC串联电路 图 8（a） RLC串联电路的阻抗特性 3 φ=arctanωLR i im im 0 f1f0f2f 图 8（b）RLC串联电路的幅频特性 图 8（c） RLC串联电路的相频特性 由图8可知，在频率f0处阻抗z值最小，且整个电路呈纯电阻性，而电流i达成最大值，我们称f0为RLC串联电路的谐振频率(ω0为谐振角频率)从图8还可知，在f1～f0～f2的频率范围内i值较大,我们称为通频带 下面我们推导出 f0 (ω0)和另一个重要的参数品质因数Q 当?L? 11时，从公式（11）、（12）及（13）可知 ?CUim=Rω=ω0=这时的 LC F= f=0 12π LC0UL=iZL|= ·U电感上的电压 m|R ωL 1UC=iZC|= ·Um|电容上的电压 Rω0CUC或UL与U的比值称为品质因数Q。
UL UCω0L 1 = = = Q = Rω0C U U R f f00= ,Q= 可以证明 △f Q△f2、RLC并联电路 在图9所示的电路中有 L C R ui(t) R 4 — 6 —。