文档介绍：电路基础实验
电子基础教学实验中心
实验三 RC网络频率特性研究
一、实验目的
1. 掌握幅频特性和相频特性的测量方法。
2. 加深对常用RC网络幅频特性的理解。
3. 学会应用对数坐标来绘制频率特性曲线。
二、实验原理
网络频率特性的定义
网络的响应相量与激励相量之比是频率ω的函数,称为正弦稳态下的网络函数。表示为
其模随频率ω变化的规律称为幅频特性,辐角随ω变化的规
律称为相频特性。为使频率特性曲线具有通用性,常以作为
横坐标。通常,根据随频率ω变化的趋势,将RC网络分为“低
通(LP)电路”、“高通(HP)电路”、“带通(BP)电路”、“带阻(BS)电路”等。
(1) RC低通网络
(a)所示为RC低通网络。它的网络函数为
RC低通网络及其频率特性
其模为:
辐角为:
显然,随着频率的增高,|H(jω)|将减小,这说明低频信号可以通过,高频信号被衰减或抑制。当ω=1/RC,即U0 /Ui = , U i时的角频率ω称为截止角频率ωc。即
ω=ωc=1/RC
(2) RC高通网络
(a)所示为RC高通网络。它的网络传递函数为
其模为
RC高通网络及其频率特性
可见,随着频率的降低而减小,说明高频信号可以通过,低
频信号被衰减或被抑制。网络的截止频率仍为ωC=1/RC, 因
为ω=ωC时,|H(jω)| =。它的幅频特性和相频特性分
(b)、(c)所示。
(3) RC带通网络(RC选频网络)
(a)所示RC带通滤波电路的输入和输出分别为电压ui和
u0,网络传递函数为
图 RC带通网络及其频率特性
辐角为
其模为
辐角为
可以看出,当信号频率为ωo=1/RC时,模|H(jω)| =1/3为最大,即输出与输入间相移为零。信号频率偏离ω=1/RC越远,信号被衰减和阻塞越厉害。说明RC网络允许以ω=ω0=1/RC(≠0)为中心的一定频率范围(频带)内的信号通过,而衰减或抑制其他频率的信号,
即对某一窄带频率的信号具有选频通过的作用,因此,将它称为带通网络或选频网络。而将ω0或f0称为中心频率。当时,所对应的两个频率也称截止频率,用ωH和ωL表示。(b)、(C)所示。
(4) RC双T网络(RC带阻网络)
。它的特点是在一个较窄的频率范围内具有显著的带阻特性,网络传递函数为:
RC双T网络及其频率特性
当信号频率ω=1/RC时,对应的模为
辐角为
以为中心的某一窄带频率的信号受到阻塞,
不能通过,即网络达到“平衡状态”。ω大于或小于ω0以外
频率的信号允许通过。具有这种频率特性的网络称为带阻
网络。RC双T网络是一个典型的带阻网络,它的幅频特性及
(b)、(c)所示。
2. 网络频率特性测量方法及步骤
(1) 逐点法
按图接好线路后,首先根据电路频率特性曲线的特点找出特征频率点f0进行测量,然后在f0两侧依次选取若干个点(10倍频)再进行测量。测量中,用交流毫伏表测量电压响应相量的有效值,用双踪示波器测量响应与激励波形的相位差,并监测激励相量电压。峰一峰值(Up-p)不变。
(2) 扫频法
利用频率特性测试仪显示电路幅频特性曲线,但其相位差仍需用示波器测出。