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一、实验目的
、L、C串联电路的幅频特性曲线。
、特点,掌握电路品质因数(电路Q值)的物理意义及其测定方法。
二、实验原理
1、谐振电路的组成
当含有电感L、电容C的一端口网络的端口电压与端口电流同相位,呈现电阻性质时,则称该一端口网络处于谐振状态。通过调节网络参数或电源频率,能发生谐振的电路,称为谐振电路。谐振是线性电路在正弦稳态下的一种特定的工作状态。
2、电路谐振的条件
由电阻R、电感L和电容C串联组成的一端口网络如图1所示,该网络的等效复阻抗
是电源频率的函数。根据谐振的定义,当发生谐振时,其端口电压与端口电流同相位。满足此条件的复阻抗的虚部应该为零,即
亦即
得到谐振角频率为
,有
3、谐振电路的特性
电路达到谐振时,XL=Xc,电路呈纯阻性,电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压Ui同相位。从理论上讲,此时Ui=UR=UO,UL=Uc=QUi,有
式中的Q称为电路的品质因数。
在电路的L、C和信号源Us不变的情况下,不同的R值将得到不同的Q值,如图2所示,Q值越大,曲线越尖锐,通频带越窄,电路的选择性越好。
4、品质因数Q的测量方法
一是根据公式测定,Uc与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压。
另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1,再根据求出Q值。式中fo为谐振频率,f2和f1是失谐时,、下频率点。
三、实验内容和步骤
1、实验设备
图3、实验单元HE-15的串联谐振电路
图4、正弦信号从虚拟信号发生器输出,输出线使用双鳄鱼夹信号线,输出到谐振电路的激励端口上
在虚拟信号发生器输出有效值3V的正弦信号