RC串并联电路
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RC网络频率特性和选频特性的研究(综合实验)
一、实验目的
1.学会已知电路性能参数的情况下设计电路(元器件)参数;
2.用仿真软件Mutualism研究RC串、并联电路及RC双T电路的频率特性;3.学会用交流毫伏表和示波器测定RC网络的幅频特性和相频特性;4.理解和掌握低通、高通、带通和带阻网络的特性
5.熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。
二、实验设备
(记录所用设备的名称型号编号)
三、实验原理
电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时,其正弦稳态响应的性质,一般用电路的网络函数()
H jω表示。当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时,又称为电
压传输特性。即:
()2
1
U
H j
U
ω=
1.低通电路
U
2
图4.3.1 低通滤波电路图4.3.2低通滤波电路幅频特性
简单的RC滤波电路如图4.3.1所示。当输入为
1
U,输出为
2
U时,构成的是低通滤波电路。因为:
11
2
1
11
U U
U
j C j RC
R
j C
ωω
ω
=⨯=
+
+
所以:
()()()2111U H j H j U j RC
ωωϕωω=
==∠+ ()()
2
1H j RC ωω=
+ ()H j ω是幅频特性,低通电路的幅频特性如图 4.3.2所示,在1RC ω=时,()1
20.707H j ω==,即210.707U U =,通常2U 降低到10.707U 时的角频率称为截
止频率,记为0ω。
2.高通电路
图4.3.3是高通滤波RC 电路。
C
R 1
U 2
U ω
ω0
0.707
1()
H j ω
图4.3.3 高通滤波电路 图4.3.4 高通滤波电路的幅频特性
12111U j RC
U R U j RC
R j C ωωω=
⨯=
⨯+⎛⎫+ ⎪⎝⎭
所以:
()()()211U j RC H j H j U jRC
ωωωϕω=
==∠+ 其中()H j ω传输特性的幅频特性。电路的截止频率01RC ω=
高通电路的幅频特性如4.3.4所示 当0ωω<<时,即低频时
()1H j RC ωω=<<
当0ωω>>时,即高频时,
()1H j ω=。
3.研究RC 串、并联电路及RC 双T 电路的频率特性;
4.文氏电桥电路的结构特点及选频特性。
四、实验方法
测量频率特性用“逐点描绘法”,图4.3.5表明用交流毫伏表和双踪示波器测量RC 网络频率特性的测试图,在图中:
示波器
信号源RC 网络毫伏表
频率计
i
U 0
U
图4.3.5 测量方法 图 测量相频特性方法
测量幅频特性:保持信号源输出电压(即RC 网络输入电压)i U 恒定,改变频率f ,用交流毫伏表监视i U ,并测量对应的RC 网络输出电压0U ,计算出它们的比值0i A U U =,然后逐点描绘出幅频特性。
测量相频特性:保持信号源输出电压(即RC 网络输入电压)i U 恒定,改变频率f ,,用交流毫伏表监视i U ,用双踪示波器观察0U 和i U 波形,如图4.3.6所示,若两个波形的延时t ∆,周期为T ,则它们的相位差0360t T ϕ=⨯∆,
,然后逐点描绘出相频特性。 五、实验步骤及内容
1.取R=Ω,U=120v ,取电压截止频率f=55kHz ,由1
0==RC ωω可以计算出电容大小
C=,
如下图(1)连接电路:
图(1)
双击XPB1,调节按钮参数,得到该电路的幅频曲线如图(2):
图(2)
在XPB1中点击相位按钮,得到电路的相频曲线图(3):
图(3)
图(4)
设置电源输入电压的频率f=55kHz得到输入和输出电压的曲线如图(5):
图(5)
此时相位差为0。
图(6)
五、对本实验的认识与体会