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1、电路课程设计报告课程设计题目RLC串联谐振要求完成的内容：（1）验证RLC串联谐振电路的谐振条件和特点，加深对其 理论的认识和理解。（2）探究品质因数Q对电路的影响，并理解其物理意义。（4）对RLC串联谐振电路做相频、幅频分析。要求：（1）根据设计要求，确定电路的设计方案，初选电路元器件，设置参数。（2）仿真分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求。（3）综合分析计算电路参数，验证满足设计要求后，认真完成设计报告。评分标准：（1）设计思路是否清晰；（2）单元电路正确与否；（3）整体电路是否完整及满 足设计要求；（4）说理说明是否正确；（5）报告格式及版面是否清晰。指导教师评语:评
2、定成绩为:指导教师签名:电气短学期课程设计课题：RLC串联谐振一、设计目的(1) 验证RLC串联谐振电路的谐振条件和特点，加深对其理论的认识和理解。(2) 探究品质因数Q对电路的影响，并理解其物理意义。(3) 用双踪示波器观察谐振电路的相位幅值关系。(4) 对RLC串联谐振电路做相频、幅频分析。二、设计原理在图13-1所示的RLC串联电路中，当正弦交流信号u的频率f改变i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上的电压为输出u,以频率f为横坐标，输出电压u的有效值0 0U为纵坐标，绘出光滑的曲线，即为输出电压的幅频特性，如图13-20所示。i L + O1 IQ 十Ui
3、EUo图13-1 RLC串联电路图13-2幅频特性1谐振在f = f = 1/2nLC时，X二X，电路发生谐振。f称为谐振频率，即 0L C0幅频特性曲线尖峰所在的频率点，此时电路呈纯阻性，电路的阻抗模最小。在输入电压u 定时，电路中的电流i达到最大值，且与输入i电压U同相位。这时U二RI二U， U二U二QU，其中Q称为电路的i0iLCi品质因数。2.电路品质因数Q值的测量方法1）根据公式Q二U /U二U /U测定，其中u、U分别为谐振时电感LLiCiL C和电容C上的电压有效值；2）通过测量谐振曲线的通频带宽度Af二f -f，再根据Q二f /Af求出2 1 0Q值。其中f为谐振频率，f和f分
4、别是U下降到0.707U时对应02100max的频率，分别称为上、下限截止频率，如图13-2所示。三、设计仪器及设备Multisim10.0软件计算机四、设计内容与步骤如下图13-3所示，在Multisim软件中搭建此电路，并连线。电源电压U处接交流电源，并和双踪示波器接一路。电阻电压U接双SR踪示波器的另一路，调整好双踪示波器的显示，准备进行测量。改变交流电源的频率（由小逐渐变大），观察双踪示波器的波形 图。当示波器中的电压U波形与电压U波形（相当于电流波形）的SR相位同相时所对应的频率值即为谐振频率。并将数据计入下表。MilJCEP1 im-uiaia|、 出.mi lEyiA-WHIP-
5、:：ipIrii图 13-3频率由小逐渐变大l.f=5khz图 13-4fUrUcUl5khz165.833mV1.802V95.508mV2.f=10khz4H nV； 临- l rl DWJiOWSrrf/D1IF Jj *12_7 _1L_S_ r .*-Aji*图 13-5fUrUcUl10khz431.823mV1.402V499.754mV3.f=15khz图 13-6fUrUcUl15khz919.257mV1.989V1.596V4.f=16.97khz图 13-7由图可以观察得到卩与UR同相位，即发生谐振，此时谐振频率SRf=16.97khzfUrUcUl16.97khz99
6、8.637mV1.91V1.961V5.f=20khz图 13-8fUrUcUl20khz822.415mV1.335V1.904V6.f=25khz图 13-9fUrUcUl25khz531.196mV689.697mV1.537V7.f=30khzft_J I mi* .1 MR-MM 3IMA2xue-lra-TiEHC11 VflM |14Mlr图 13-10fUrUcUl30khz385.976mV417.626mV1.34V8.当Ur=0.707Us时，得到对应的f2与.如下图所示* E审如L脚MM2也Pl.L：.：1 # I p tKT VMS I21A2KHI图 13-12图
7、13T1f1UcUlUr12.98khz1.769V1.063V707.573mVf2UcUlUr21.62khz1.061V1.769V706.811mV五、设计数据及结果总结表格R=2.2kQf (khz)5101519.6202530Ur (mV)165.833431.823919.257998.637822.415531.196385.976Uc (V)1.0821.4021.9891.911.3350.689690.41762uL (V)0.095510.499751.5961.9611.9041.5371.340C=2200pF备注f0=16.97khz当 Ur=0.707Us 时
8、，其中 f=12.98khz, U =1.769V, U =1.063V, U =707.573mV1 CLR其中 f =21.62khz, U =1.061V, U =1.769V, U =706.811mV2 CLR绘制RLC串联谐振电路的谐振曲线用Excel软件进行作图，做出串联谐振的通用谐振曲线，如下图13-13所示。URUSff0x=f/f0y=UR/US0. 165S331519. 60.2551020410. 1658330. 431S2311019. 60.5102040820. 4318230. 707573112. 9819. 60.6622448980.7075730.
9、9192571IE19. 60.7653061220 9192570. 99B637119. 619. 610.9986370. 02241512019. 61.0204081S30. 8224150. 706S11121.6219. 61.1030612240.7060110. 53119612519. 61.2755102040.5311960. 3S597613019. 61.5306122450.385976V=UR/US x=f/fOy=URAJ5图 13-13六、总结分析1、电路处于谐振状态时的特性。(1) 、回路阻抗Z=R,|Z |为最小值，整个回路相当于一个纯电阻0 0电路。(
10、2) 、回路电流I的数值最大，I二U/R。0OS(3) 、电阻上的电压U的数值最大，U二U。RR S(4) 、电感上的电压UL与电容上的电压UC数值相等，相位相差 180, U =U =QU oL C S2、电路的品质因数Q电路发生谐振时，电感上的电压(或电容上的电压)与激励电压 之比称为电路的品质因数Q,即：Q = U (w )/U = U (w )/U =e L/RjL/CL 0 S C 0 S 0(3)谐振曲线。电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化 的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。在US、R、L、C固定的条件下，有I = U /JR2 +(wL-l/wC)2SU
11、 = RI = RU /.R2 + (wL-1/wC)2RS VU =wLI =wLU /.；R2 +(wL 1/wC)2LSU = I/wC = U /wC R2 + (wL-1/wC)2CS改变电源角频率3，可得到响应电压随电源角频率3变化的谐振曲 线，回路电流与电阻电压成正比。从中可以看到，U的最大值在谐R振角频率3处，此时，U =U =QU o UC的最大值在33处。0七、个人体会通过这次课程设计，让我更加深入的了解了 RLC串联谐振的原理 及其对课程设计的操作。而且掌握了对软件MultisimlO.O的基本操 作。但是由于时间有限，仅有一个星期的时间，而且机房的时间有限，所以做的课程设计有些粗糙，并不是做得很好，如果时间长一点会对软件和课程设计有一个更好地理解。
