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1、_東南大學(xué)電工電子實驗中心實 驗 報 告課程名稱： 電路實驗 第 二 次實驗實驗名稱： 電路頻率特性的研究 院（系）：儀器科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： 實 驗 室: 實驗組別： 同組人員： 實驗時間： 評定成績： 審閱教師： 電路頻率特性的研究一、 實驗?zāi)康?. 掌握低通、帶通電路的頻率特性；2. 應(yīng)用Multisim軟件測試低通、帶通電路頻率特性及有關(guān)參數(shù)；3. 應(yīng)用Multisim軟件中的波特儀測試電路的頻率特性。二、 實驗原理研究電路的頻率特性，即是分析研究不同頻率的信號作用于電路所產(chǎn)生的響應(yīng)函數(shù)與激勵函數(shù)的比值關(guān)系。通常情況下，研究具體電路的頻率特性，并不需要測試構(gòu)成電路

2、所有元件上的響應(yīng)與激勵之間的關(guān)系，只需要研究由工作目的所決定的某個元件或支路的響應(yīng)與激勵之間的關(guān)系。本實驗主要研究一階RC低通電路，二階RLC低通、帶通電路的頻率特性。（一）：網(wǎng)絡(luò)頻率特性的定義 電路在一個正弦電源激勵下穩(wěn)定時，各部分的響應(yīng)都是同頻率的正弦量，通過正弦量的相量，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)定義為： 其中Y為輸出端口的響應(yīng)，X為輸入端口的激勵。由上式可知，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是頻率的函數(shù)，其中網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模與頻率的關(guān)系稱為幅頻特性，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的相角與頻率的關(guān)系稱為相頻特性，后者表示了響應(yīng)與激勵的相位差與頻率的關(guān)系。（二）：網(wǎng)絡(luò)頻率特性曲線 1. 一階RC低通網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)：其模為：輻角為:顯然，隨著頻率的增高，|H(

3、j)|將減小，即響應(yīng)與激勵的比值減小，這說明低頻信號可以通過，高頻信號被衰減或抑制。當(dāng)=1/RC，,即U0 /Ui = 0.707.通常把U0降低到0.707 U i時的頻率f稱為截止頻率f0.即2. 二階RLC帶通電路相頻特性曲線：（1）當(dāng)f = f0 時，j = 0，電路阻性,產(chǎn)生諧振。（2）當(dāng)f f0 時，j 0，電路呈電感性。（3）當(dāng)f f0 時，j 0，電路呈電容性。改變電源的頻率,使頻率為時，電路處于串聯(lián)諧振狀態(tài). 當(dāng)RLC串聯(lián)諧振時，即純電感和理想電容兩端的電壓相等。顯然，諧振頻率 僅與元件參數(shù)LC的大小有關(guān)，而與電阻R的大小無關(guān)。諧振時電感或電容兩端電壓與電源電壓之比值用品質(zhì)因

4、數(shù)Q表示，即：可見，當(dāng)L,C一定時，改變R值就能影響電路的選頻特性，即R越小，Q越大，幅頻曲線越窄，選頻特性越好。為了具體說明電路對頻率的選擇能力，規(guī)定幅頻特性曲線的所包含的頻率范圍定義為電路通頻帶，用BW表示. 時的頻率分別稱為上限頻率f2及下限頻率f1，則通頻帶.顯然，越小，曲線的峰就越尖銳，電路的選頻性能就越好。Q值與BW得關(guān)系為：當(dāng)電路的通頻帶大于信號的頻帶寬度時，對于信號不產(chǎn)生失真有利，即傳送信號的保真度高，但電路的選頻性變差。總之，品質(zhì)因數(shù)越高的電路，其通頻帶越窄，選頻特性越好。3二階RLC低通電路 以電容電壓為輸出變量的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為： 函數(shù)的極值條件為 可求得如下三個極值點、和即對

5、應(yīng)的極值：1） 2） 3） 又因為所以注意：作圖時，為使頻率特性曲線具有通用性，常以作為橫坐標(biāo)。但是在繪制頻率特性曲線時，往往由于涉及的頻率范圍較寬，若采用均勻分度的頻率坐標(biāo)，勢必使低頻部分被壓縮，而高頻部分又相對展得較寬，從而使所繪制的頻率特性曲線在低頻段不能充分清晰地展示其特點。若采用對數(shù)分度的頻率軸，就不會出現(xiàn)這種情況。對數(shù)坐標(biāo)是將軸按對數(shù)規(guī)律進(jìn)行刻度，并非對頻率取對數(shù)。三實驗內(nèi)容1 測試一階RC低通電路的頻率特性建立電路圖如下：測試電路的截止頻率：使垂直坐標(biāo)讀數(shù)接近0.707，交點處水平坐標(biāo)的讀數(shù)即為的數(shù)值。從實驗可以得出：=144.718kH從實驗可以得出：分析：理論值為與實際測得的

6、=144.718kHz相差很小，可見實驗誤差很小，較為準(zhǔn)確，也可以看出Multisim的仿真模擬能力很強(qiáng)。分別測試0.01,0.1,0.5,5,10,100點所對應(yīng)的和的值數(shù)據(jù)記錄如下：頻率0.010.10.5510100頻率比f/f00.010.10.51510100Log(f/f0)-2-1-0.300.712網(wǎng)絡(luò)函數(shù)模0.9990.9950.8940.7070.1960.09950.00998對應(yīng)相位角-0.573-5.709-26.569-44.997-78.691-84.29-89.427作出其幅頻特性和相頻特性圖如下（左面為Excel曲線擬合的結(jié)果，右面為波特顯示儀里的波形）：可以

7、看出，用Excel擬合所測得點所得的曲線上看，與波特顯示儀里的波形顯示吻合，說明測量方法及處理沒有問題， Multism 模擬正確。2 測試二階RLC帶通電路的頻率特性和品質(zhì)因數(shù)由實驗原理部分可知：諧振頻率理論值為：品質(zhì)因數(shù)：(1) R=50時電路圖為實驗方法同（1），測得：諧振頻率=33.933kHz 下截止頻率=30.181kHz 上截止頻率=38.154kHz所以又Q的理論值可見測量比較準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)記錄如下表：頻率0.0010.010.10.55101001000頻率比f/f00.0010.010.10.50.88911.1245101001000log(f/f0)-3-2-1-0.3-0

8、.0500.050.7123網(wǎng)絡(luò)函數(shù)模0.0002330.002340.02360.1540.7070.9950.7070.04870.02370.009420.000942對應(yīng)相位角89.98789.86688.64481.17344.9152.025-44.887-87.189-88.641-89.865-89.946作出其幅頻特性和相頻特性圖如下：（2）R=200時電路圖如下：測得：諧振頻率=33.935kHz 下截止頻率=21.564kHz 上截止頻率=53.396kHz所以又Q的理論值可見測量非常準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)記錄如下表：頻率0.0010.010.10.55101001000頻率比f/f

9、00.0010.010.10.50.63611.5745101001000log(f/f0)-3-2-1-0.3-0.200.20.7123網(wǎng)絡(luò)函數(shù)模0.0009310.0093110.093610.52550.70770.99980.70760.19330.09510.0094530.000945對應(yīng)相位角89.94789.46684.62958.344.9490.915-44.961-78.852-84.545-89.458-89.946作出其幅頻特性和相頻特性曲線圖如下：將不同電阻值時的幅頻特性曲線用Excel作于一張圖上顯示：注：藍(lán)色為R=50,紅色為R=200 分析：1）從曲線上看，

10、兩者的最高點對應(yīng)橫坐標(biāo)相同，表明諧振頻率f0沒有變，=33.933kHz; =33.935kHz, 證明了諧振頻率的確和電阻R沒關(guān)系，電路的LC沒有發(fā)生改變，因此諧振頻率也沒有變化；2）兩曲線峰的尖銳程度不同，R=50的更尖銳，即曲線更窄；=50.096kHz；200.006kHz；=4.264；=1.066 。驗證了當(dāng)L,C一定時，改變R值就能影響電路的選頻特性，即電阻R越小，品質(zhì)因數(shù)Q越大，通帶越窄，幅頻曲線越窄，曲線的峰就越尖銳，電路的選頻性能就越好。3 測試二階RLC低通電路的頻率特性和品質(zhì)因數(shù)建立如下所示電路圖：實驗測得=33.935kHz， =32.014kHz的理論值：的理論值：

11、測得又Q理論值 可見測量比較準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)記錄如下表：頻率0.0010.010.10.5510100頻率比f/f00.0010.010.10.51510100Log(f/f0)-3-2-1-0.300.712網(wǎng)絡(luò)函數(shù)模1.0000011.000081.0081.2392.1930.04640.011260.000001114對應(yīng)相位角-0.025-0.255-2.564-15.977-90.002-174.082-177.134-179.716作出其幅頻特性和相頻特性曲線圖如下：比較一階低通和二階低通電路幅頻特性曲線衰減速率：注：紅色為一階RC低通，藍(lán)色為二階RLC低通分析：從圖中曲線可明顯看出，二階RLC的衰減速率比一階快。四、思考題1 電路中輸入信號源起什么作用？改變信號源的參數(shù)對測試結(jié)果有無影響？答： 電路中輸入信號源的作用是保持電路的輸入電壓不變。改變它的電壓值、頻率值等參數(shù)對結(jié)果沒有影響。因為研究電路的頻率特性，即是分析研究不同頻率的信號作用于電路所產(chǎn)生的響應(yīng)函數(shù)與激勵函數(shù)的比值關(guān)系。頻率特性與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)只與R、L、C等電路內(nèi)在因素有關(guān)，而與外加的激勵是沒有關(guān)系的。信號源參數(shù)改變，相應(yīng)輸出電壓也會發(fā)生改變，比值規(guī)律不變，即曲線特征不變，因此對測試結(jié)果無影響。Welcome ToDownload !歡迎您的下載，資料僅供參考！精品資料