RLC串联电路试题

新疆大学

实训（实习）设计报告

所属院系：机械工程学院

专业：机械工程与自动化

课程名称：电工电子实习

设计题目：RLC串联电路的设计

班级：机械09-4班

------- 学生姓名：古再力阿衣

学生学号： 20092001432

指导老师:

完成日期：2012.6.29

圈的品质因数Q 。

2.在Multisim2001中创建的RLC 串联仿真实验电路如下图所示。其中交流电压源是必须放置的形式信号源用，其幅值和频率的数值对电路的频率特性没用影响，波特图仪用于显示幅频特性曲线。

RLC 串联电路由电阻R 、电感L 及电容C 串联构成，由于回路的电流I 与电阻R 两端电压的特性相同，因此选择电阻两端电压作为频率响应测试电量。 电阻R 、电感L 及电容从Multisim 的基本元件库中找出，交流电压源从电源信号源库中找出，波特图仪从虚拟仪器栏中找出。

元件参数的选取为电感L=100 mH 、电容C=240 nF ，电阻R=1 k Ω，分析电阻大小对品质因数的影响时再改变电阻值。

反映电路频率特性的参数有谐振频率0f 、通频带宽BW 和品质因数Q ，其定义如下：

RC

f π210=

⑴

L

H f f BW -= ⑵ 其中，

分别是回路电流由最大值减少3dB 时所对应的上限频率和下限频率。

BW

R C 1

R Q 000f

===ωω ⑶

其中，002

f πω= 双击波特图仪图标，打开波特图仪的面板，面板上各项参数设置如图1所示，运行电路仿真开关，在波特图仪面板上显示出电阻两端电压的幅频特性曲线。

图1

五.设计内容与步骤：

1.设计电路

自选元器件及设定参数，通过仿真软件观察并确定RLC 串联谐振的频率，通过改变信号发生器的频率，当电阻上的电压达到最大值时的频率就是谐振频率。设计RLC 串联电路图如下图：

图2 RLC 串联谐振电路

当电路发生谐振时，C L X X =或C

L ωω1

= （谐振条件）。其中C 1=2nF,L 1=1.5mH,R 1=1k Ω，根据公式01

2f LC

π=

可以得出，当该电路发生谐振时，

频率KH f 93.60=。RLC 串联电路谐振时，电路的阻抗最小，电流最大；电源电压与电流同相；谐振时电感两端电压与电容两端电压大小相等，相位相反。

2．用调节频率法测量RLC串联谐振电路的谐振频率0f

实验原理图

在用Multisim仿真软件连接的RLC串联谐振电路，电容选用C

1

=2.5nF,电感选

用L

1=1mH,电阻选用R

1

=1KΩ。电源电压s u处接低频正弦函数信号发生器，电阻电

压R u处接交流毫伏表。

保持低频正弦函数信号发生器输出电压s u不变，改变信号发生器的频率（由小逐渐变大），观察交流毫伏表的电压值。当电阻电压

R

U的读数达到最大值（即电流达到最大值）时所对应的频率值即为谐振频率。将此时的谐振频率记录下来。

表1 谐振曲线的测量数据表

f(Hz) 6065758593.6100105110115

U

R

(V) 11.25

812.06

8

13.28

7

13.97

6

14.13

5

13.99

1

13.72

5

13.44

8

13.14

4

U

C

(V) 14.92

714.76

9

14.12

6

13.10

9

12.01

3

11.13

10.45

3

9.7839.125

U

L

(V) 6.3697.3959.38511.18

612.47

3

13.19

1

13.53

8

13.88

7

14.21

3

实验原理图

当频率为82.6Hz时，电阻电压

U的读数达到最大值，即此时电路发生谐振。

R

当频率0f 93.6kHz时：

图5 0f 93.6 kHz时波形图

观察波形，函数信号发生器输出电压s u和电阻电压R U同相位，可以得出，此时电路发生谐振，验证了实验电路的正确，与之前得出的理论值相等。因此证明实验电路的连接是正确的。

当频率为60KHz：

图4 KH

f 600 时的波形图 观察波形，函数信号发生器输出电压s u 和电阻电压R U 相位不同，此时电路呈现电感性。

当频率为0f=115kHz时：

图 6 0f=115kHz时波形图

观察波形，函数信号发生器输出电压s u和电阻电压R U相位不同，此时电路呈现出电容性。

3.用波特图示仪观察幅频特性。

按图7所示，将波特图仪XBP1连接到电路图中。双击波特图仪图标打开面板，

U 面板上各项参数设置如图7图所示。打开仿真开关，在波特图仪面板上出现输出

0的幅频特性，拖动红色指针，使之对应在幅值最高点，此时在面板上显示出谐振频f=1.023kHz。

率