RLC谐振电路原理简介.ppt

RLC串联谐振电路的研究
原理说明
图示RLC串联谐振电路有选频特性：当输入端接幅度恒定的正弦交流电 压源Uin时，若改变Uin的频率，输出Uout的信号幅度会随着输入信号 频率的改变而改变，变化趋势如右图所示：当Uin的频率为某频率fo时 Uout幅度达到最大，当Uin的频率远离fo时，Uout的输出幅度值会递 减。
RLC串联谐振电路的研究
Teacher：刘 云
Yun Liu, Information College, Zhongkai University of Agriculture and Engineering
RLC串联谐振电路的研究
实验目的
➢学习如何用实验方法绘制R、L、C串联谐振电路的响应曲线。 ➢理解RLC串联谐振电路的谐振条件，谐振时电路工作特点，掌握Q 值物理意义及测定方法。
下频率选择性好？并说明品质因数物理意义在实验中的检验情况！
工具软件说明
电子设计自动化软件Protel 99SE 使用方法见视频
实验数据演示
Uin R=200 2V R=2K 2V
f0
UL
Uc
Uout I
9.2K 17 17 2
10mA
9.2K 1.7 1.7 2
1mA
注：所有电压用峰峰值表征
实验数据演示
f/KHz 5 6 7 8 9.2 10 11 12 13 14 15 16
Uo 0.1 0.2 0.4 0.8 2 1.1 0.6 0.4 (R=200) 6 8
Uo R=2K
1.8 1.9 2 1.9 1.9 8
注：所有电压用峰峰值表征
Q 1 L RC
C
LC
2 LC
故图示电路中，当Vin频率为9.2K时，Z=200欧,I达最大，Uout=Uin,为所 有频率中最大。
品质因数
定义品质因数
Q
1 R
L C
Q反映该电路的选频能力（是陡峭还是平缓）：当信号频
率偏离谐振频率△ω时，电感越强，电容越小，R越小，Z的
虚部变化越大，输出电压衰减越大，故Q越大选频能力越强。
➢ 电源频率为理论谐振频率时，输出电压与输入电压是否一致，为什么 一致？
➢ 谐振时，电感电压峰值可能大于Uin峰值吗？为什么？ ➢ 谐振时电流与哪些参数有关？ ➢ 谐振频率是否与电阻有关，为什么？ 由表格2及其绘制的图形可知： ➢ 当电源频率偏离谐振频率时，输出发生了什么现象，为什么会出现这
种现象？ ➢ 当电阻改变时，谐振频率是否改变，频率选择性是否改变，什么情况
该频率称为谐振频率fo：此时电 感电容抵消，二者互相交换能量， 对外相当于一条导线。
➢寻找使Uout为最大的Vin的频率 foUout要最大，即I为最大，即要使得整体阻抗的模最小：
Z R jL 1 R源自文库 j(L 1 ) Z e j
jC
C
显然，Z的虚部为0时，Z的模最小，即：
L 1 0 1 f 1
Uout Uin* R
R
R2
L
1
C
2
Z R j(L 1 ) C
Z j[L 1（ 1 1 )] C
实验内容
计算并验证教材给定电路的谐振频率（参数用教材的），完成表格1。 测量输入信号频率在谐振频率两侧的频点时，输出的衰减情况（频率以1K
递增或递减），完成表格2，根据频点绘制响应曲线，并比较品质因数。 完成实验报告，数据分析方向： 由表格1可知：