电路频域特性的测量——电压传输比实验报告

基础电路实验报告
实验名称:电路频域特性的测量——电压传输比
一、实验目的
（1） 掌握电压传输比频率特性的两种测量表示方法。

（2） 了解低通和高通滤波器的频率特性。

二、 实验原理 由于
)()(g )(H 122
1212
CH CH CH CH CH CH S V V V V V V ϕϕωω-∠====&&&&&& 所以
⎪⎩⎪⎨
⎧-==1212
)(g CH CH gain
CH CH V V ϕ
ϕϕω&
& 信号源频率可以根据需要选取一定的变化范围，并按一定间隔选取，然后根据测量数据画出幅频特性和相频特性曲线。

在测量频率特性时，应当先粗略观察一下频率特
性的变化规律，在特性弯曲较大的区域应适当增加测量频率点，然后设计好记录表格再进行逐点测量。

转移函数是电路的固有特性，对于某一信号频率，转移函数不会随输人激励幅度的变化而变化。

由于信号源内阻的影响，被测电路输入阻抗随频率变化将导致通道1的幅度也会随频率变化，所以，在测量过程中需要监测通道1的测量数据。

一般可以在测量每个频率点时，调整信号源幅度，使每个频率点输入到电路激励的幅度恒定，便于比较和计算。

当测量转移电压比时，可以将输入电压幅度调整为1V 或者0dB，此时测量的输出电压幅度值就是该转移电压比，可以减少后期的数据处理。

三、实验方案
（1）测量一阶RC低通电路的频率特性
一阶RC低通电路如图所示，图中R=5.1kΩ，
C=0.047μF。

电路的输入端输入一个电平为0dBV的正弦信号，频率可选范围为50HZ~20kHZ。

按照实验图连接好电路图后，首先改变信号源的
频率（从低到高），用毫伏表或示波器观测输出端电压的变化，粗略地看下电路是否具有低通特性，测量并记录-3dB截止频率。

然后逐点测量该低通电路的频率特性。

其幅频特性用“dB”表示，相频特性用“度”表示，所有原始测量数据均记录在自行设计的表格中。

（2）测量一阶RC高通电路的频率特性
一阶RC低通电路如图所示，图中R=5.1kΩ，C=0.047μF。

电路的输入端输入一个电平为0dBV的正弦信号，频率可选范围为50HZ~20kHZ。

按照实验图连接好电路图后，首先改变信号源的
频率（从低到高），用毫伏表或示波器观测输出端电压的变化，粗略地看下电路是否具有高通特性，测量并记录-3dB截止频率。

然后逐点测量该低通电路的频率特性。

其幅频特性用“倍”表示，相频特性用“度”表示，所有原始测量数据均记录在自行设计的表格中。

四、实验步骤
(1)按实验电路图连接好电路
(2)调整信号发生器的频率，并相应调整幅值
(3)通过示波器或者毫伏表测量出各点的值并记录
(4)根据测量的值作出幅频特性曲线和相频特性曲线
五、实验仪器
示波器、函数发生器、电容、电阻、毫伏表六、实验数据
（1）测量一阶RC低通电路的频率特性
（2）测量一阶RC高通电路的频率特性
七、数据处理及分析
（1）测量一阶RC低通电路的频率特性
将表格中数据绘制成频率特性曲线可得
幅频特性曲线
可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC低通电路的电压比在不断减小
相频特性曲线
可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC低通电
路的相位差的绝对值也在不断增大
（2）测量一阶RC高通电路的频率特性
幅频特性曲线
可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC高通电路的电压比在不断增大
相频特性曲线
可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC高通电
路的相位差在不断减小
八、实验结论
（1）一阶RC低通电路的电压增益随着频率的增加而变小，频率趋近于0时，电压增益趋近于零，频率趋近于无穷时，电压增益趋于最大，电容电压总是落后输入激励电压，且随频率的增加落后角度变大，频率趋近于0时电容电压与输入激励电压趋于同相，频率趋近于无穷时，电容电压落后输入激励电压趋近于90°。

（2）一阶RC高通电路的电压增益随着频率的增加而增大，频率趋近于0时，电压增益趋近于最大，频率趋近于无穷时，电压增益趋于0，电阻电压总是超前输入激励电压，且随频率的增加超前角度变小，频率趋近于0时，电阻电压超前输入激励电压趋近于90°，频率趋近于无穷时，电阻电压与输入激励电压趋于同相。

（3）在实验过程中输入保持不变，使得实验结果更加准确可靠。

（4）测量电路的幅频特性时，将输入电压幅度调整为1V或者0dB，此时测量的输出电压幅度值就是该转移电压比，减少后期的数据处理。

九、实验要求及注意事项
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（1）在测试过程中，低通电路在改变频率后要始终保持输入电平为0dB；高通电路在改变频率后要始终保持输入电压为1V
（2）测试频率点要根据特性曲线的变化趋势合理选择，但不少于10个。

最好一边记录数据，一边把“点”描绘在坐标纸上，一但发现所测曲线存在不足，可及时增加测试点。

（3）实验报告要求。

1.总结RC低通电路的工作原理，简述实验方案及实验过程。

2.根据测试数据在坐标纸上绘制低通的幅频特性曲线和相频特性曲线，采用半对数坐标系，横坐标用对数坐标，单位为赫兹，纵坐标用均匀刻度，单位为“dB”或“度”。

3.总结RC高通电路的工作原理，简述实验方案及实验过程。

4.根据测试数据在坐标纸上绘制高通的频率特性曲线。

5.对本次实验做出客观的评述、总结。

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