实验报告11.docx
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实验报告11
实验题目:
RLC谐振电路的特性与应用
班级:
XXX
学号:
XX01401XXX
姓名:
XXX
日期:
2016.12.21
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实验目的
1.通过实验掌握RLC并联与串联谐振回路的基本特性、主要特性参数,并初步了解其典型应用。
预习
1.测量RLC并联谐振回路的频率特性及主要特性参数
调节电位器R1使得晶体管Q1的ICQ≈1.0mA,输入信号vi为峰峰值30mV的正弦交流信号。
(1)
测量RLC并联回路的谐振频率fo,并记录谐振时输出电压
vo和射极电压ve波形。
比较谐振频率
fo的测量结果与理论计算结果,分析两者存在误差的原因。
谐振频率fo:
波形:
(2)
测得RLC并联回路的上限截止频率
fH和下限截止频率
fL,并通过计算得到RLC
并联回路的带宽
BW和品质因数Q。
上限截止频率
fH:
下限截止频率
fL:
带宽BW:
品质因数Q:
(3)通过测量画出RLC并联回路的阻抗特性曲线,即阻抗的模与相角随频率变化的曲线。
实验中要保持输入电压幅度不变,适当地改变信号的频率,通过测量各频率点的输出电压vo和射极电压ve所获的数据画出回路的阻抗特性曲线。
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f/kHzvo幅度/mVVe幅度/mV|Z|φ
2.RLC并联谐振回路的选频应用
电路图如上。
调节电位器
R1使得晶体管
Q1的ICQ≈1.0mA。
(1)vi为峰峰值30mV的正弦交流信号,
根据上述实验数据所得到的谐振频率
fo,改
变输入信号vi的频率依次为谐振频率
fo的0.9
倍、0.95倍、1
倍、1.05
倍、1.1
倍,测量其相应的输出电压
vo的峰峰值,并记录输入波形和输出波形,观察电
路的选频放大作用。
频率f/fo0.9
0.95
1
1.05
1.1
vo峰峰值
波形
(2)vi为-15mV~15mV、频率为fo的方波信号,记录此时电路的输入波形与输出波形,观察电路的选频放大作用。
波形:
3.RLC串联谐振回路的陷波应用
电路如下图。
输入信号vi为峰峰值1V的正弦交流信号。
(1)保持输入电压幅度不变,改变其频率,测量输出电压
vo,画出输出电压随频率
变化的曲线。
注意确定谐振频率
fo。
f/kHz
vo
f/kHz
vo
(2)观察陷波应用。
改变输入信号
vi的频率依次为谐振频率
fo的0.5
倍、0.8倍、1
倍、1.2倍、1.5倍,测量输出电压
vo的峰峰值,并记录输入波形与输出波形。
频率f/fo0.5
0.8
1
1.2
1.5
vo峰峰值
波形
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实验数据整理
1.测量RLC并联谐振回路的频率特性及主要特性参数
调节电位器R1使得晶体管Q1的ICQ≈1.0mA,输入信号vi为峰峰值30mV的正弦交流信号。
1)测量RLC并联回路的谐振频率fo,并记录谐振时输出电压vo和射极电压ve波形。
比较谐振频率fo的测量结果与理论计算结果,分析两者存在误差的原因。
谐振频率fo:
496.5kHz
波形:
(黄色为ve,绿色为vo)
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2)测得RLC并联回路的上限截止频率
fH和下限截止频率
fL,并通过计算得到
RLC并联回路
的带宽BW和品质因数Q。
上限截止频率fH:
512.8kHz
下限截止频率fL:
472.8kHz
带宽BW:
40kHz
品质因数Q:
12.41
3)通过测量画出RLC并联回路的阻抗特性曲线,即阻抗的模与相角随频率变化的曲线。
实验中要保持输入电压幅度不变,适当地改变信号的频率,通过测量各频率点的输出电压vo和射极电压ve所获的数据画出回路的阻抗特性曲线。
f/kHz
vo幅度/mV
Ve幅度/mV
|Z|
φ
425
68
28.9
1.2
-89
450
95
28.3
1.712014
-85
460
130
29.3
2.262799
-74
470
165
28.9
2.911765
-66
480
221
28.9
3.9
-51
490
280
28.9
4.941176
-22
496
285
28.9
5.029412
0
500
257
28.9
4.535294
23
510
201
28.9
3.547059
37
520
151
28.5
2.702105
48
530
127
28.5
2.272632
57
540
103
29.3
1.792833
61
550
87
29.3
1.514334
64
575
68
28.9
1.2
67
600
53
28.9
0.935294
70
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2.RLC并联谐振回路的选频应用
电路图如上。
调节电位器
R1使得晶体管Q1的ICQ≈1.0mA。
1)vi为峰峰值30mV的正弦交流信号,根据上述实验数据所得到的谐振频率
fo,改变输入
信号vi的频率依次为谐振频率
fo的0.9倍、0.95倍、1
倍、1.05倍、1.1
倍,测量其相
应的输出电压vo的峰峰值,并记录输入波形和输出波形,观察电路的选频放大作用。
频率f/fo
0.9
0.95
1
1.05
1.1
vo峰峰值
98mV
183mV
281mV
135mV
82mV
波形
下图1
下图2
下图3
下图4
下图5
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2)vi为-15mV~15mV、频率为fo的方波信号,记录此时电路的输入波形与输出波形,观察
电路的选频放大作用。
波形:
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3.RLC串联谐振回路的陷波应用
电路如下图。
输入信号vi为峰峰值1V的正弦交流信号。
1)保持输入电压幅度不变,改变其频率,测量输出电压
vo,画出输出电压随频率变化的
曲线。
注意确定谐振频率
fo。
f/kHz
vo
f/kHz
vo
50
1.01
350
0.27
75
0.96
375
0.225
100
0.88
400
0.185
125
0.8
425
0.14
150
0.74
450
0.11
175
0.68
475
0.07
200
0.6
500
0.04
225
0.56
525
0.04
250
0.5
550
0.06
275
0.43
575
0.09
300
0.36
600
0.117
325
0.31
625
0.145
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650
0.177
1000
0.445
675
0.2
1200
0.58
700
0.23
1400
0.69
725
0.26
1600
0.8
750
0.285
1800
0.86
775
0.31
2000
0.94
800
0.335
2500
1
900
0.37
3000
1.01
2)观察陷波应用。
改变输入信号
vi的频率依次为谐振频率
fo的0.5倍、0.8
倍、1倍、1.2
倍、1.5倍,测量输出电压
vo的峰峰值,并记录输入波形与输出波形。
频率f/fo
0.5
0.8
1
1.2
1.5
vo峰峰值
450mV
169mV
(50mV)
110mV
250mV
波形
下图1
下图2
下图3
下图4
下图5
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实验总结
实验结果和预习中得到的计算结果存在一些误差。
这可能是由于电感电容实际值与标称
存在一些差距,以及电感存在内电阻。
此外,示波器探头的电容也是引起误差的一个原因。
而且本次实验中需要进行小信号的手动测量,这一过程也会造成较大的误差。
通过观察RLC并联谐振回路的阻抗特性曲线可以得到:
当输入信号频率在谐振频率附近
时,输出波形幅度最大,电压放大倍数较大。
输入频率大于谐振频率时,频率越大,输出电
压幅度越小;输入频率小于谐振频率时,频率越小,输出电压幅度越小。
这是由于信号频率
过高时电容阻抗较小,分压较小,输出电压幅度较小;信号频率过低时电感阻抗较小,分压
较小,输出电压幅度较小。
所以信号频率在谐振频点附近时,RLC并联谐振回路对输入信号
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有较大的放大作用,而且对其他信号而言有明显的抑制作用。
所以RLC并联谐振回路起到
了选频放大作用。
可以应用于发射机的射频放大,接收机的中频放大以及通信系统中的单频导频信号放大等。
思考题
1.
在图5.60所示的电路中,改变电阻R的数值时,RLC并联回路的带宽
BW和品质因数Q
如何变化?
答:
,随着R的增大而减小,随着R的减小而增大。
,随着R的增大
而增大,随着
R的减小而减小。
2.
在电感器产品手册中有一栏“自谐振频率”是什么意思?
例如有一
AL030-102K型号的
色环电感,查得其自谐振频率为1.15MHz,若在工作频率为5MHz的电路中用作滤波电
感,将会出现什么现象。
答:
“自谐振频率”是指由于电感存在寄生电容而导致的电感与电容的谐振频率。
电感
为1mH,寄生电容为19.153pF;工作频率为5MHz的谐振电路中,电容为1.013pF。
所
以电路中总电容为20.167μF,电路实际的谐振频率为
1.12MHz,与5MHz相差过大,
频率5MHz的信号受到了抑制,电路不能正常工作。
3.
试推导带宽
的公式:
答:
令:
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解得:
4.根据实验内容第
(1)部分测得的数据,如何估算RLC并联回路谐振时的等效电阻Rp的大小?
答:
谐振时
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