電路實(shí)驗(yàn)弱電實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)三RLC電路頻率響應(yīng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：1.掌握RLC串聯(lián)、并聯(lián)電路阻抗特征隨頻率改變，RLC串聯(lián)、并聯(lián)電路頻率響應(yīng)；2.掌握RLC串聯(lián)、RLC并聯(lián)電路諧振判斷方法；3.了解選頻電路應(yīng)用。試驗(yàn)原理：1.RLC串聯(lián)電路圖3-1是RLC串聯(lián)電路，信號(hào)源可變頻正弦電壓源，改變輸入信號(hào)頻率，電阻R上電壓幅度和相位會(huì)發(fā)生改變，所以，該電路阻抗特征與頻率相關(guān)。RLC串聯(lián)電路輸入阻抗表示式為當(dāng)某個(gè)信號(hào)角頻率ω0滿足ω0L=1/(ω0C)時(shí)，上式表示RLC串聯(lián)電路阻抗為實(shí)數(shù)，值為Z(jω0)=R此時(shí)角頻率ω0為RLC串聯(lián)電路諧振角頻率，值為若信號(hào)頻率ω<ω0,阻抗表示式虛部小于0，LC串聯(lián)部分呈容性；反之，若信號(hào)頻率ω>ω0,阻抗表示式虛部大于0，LC串聯(lián)部分呈感性。只有當(dāng)ω=ω0時(shí)，阻抗為實(shí)數(shù)，且值達(dá)成最小，值為R，據(jù)此能夠判斷電路是否達(dá)成諧振。|Z(jω0)|隨頻率改變趨勢(shì)，即頻率響應(yīng)曲線如圖3-2所表示。假如以電阻上電壓作為輸出電壓，則電路網(wǎng)絡(luò)函數(shù)能夠表示為頻率響應(yīng)能夠表示為仿真試驗(yàn)1.RLC串聯(lián)電路RLC串聯(lián)電路如圖3-7所表示，其中V1是AC電壓源，輸入AC幅度1。圖3-7.RLC串聯(lián)電路試驗(yàn)任務(wù)1：對(duì)電路進(jìn)行頻域AC分析，用V1電壓和電感L1中電流比值得到電路阻抗特征，觀察阻抗隨頻率改變，并提交阻抗幅頻特征和相頻特征截圖，并標(biāo)注諧振點(diǎn)。幅頻特征截圖：相頻特征截圖：試驗(yàn)任務(wù)2：對(duì)電路進(jìn)行頻域AC分析，用電阻R1上電壓和輸入電壓V1比值得到電路網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，觀察網(wǎng)絡(luò)函數(shù)幅度和相位隨頻率改變，并提交兩種特征截圖，并在幅頻特征上標(biāo)注3dB帶寬。（提醒：為了取得比較準(zhǔn)確標(biāo)注結(jié)果，能夠盡可能減小仿真時(shí)頻率步長(zhǎng)）。幅頻特征截圖：相頻特征截圖：思索：R1(R1>0)值對(duì)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)3dB帶寬有什么影響?解：R1增大，L、C不變，則Q減小，BW=w0/Q,所以BW增大。2.RLC并聯(lián)電路RLC并聯(lián)電路如圖3-8所表示，其中I1是AC電流源，輸入AC幅度1。圖3-8.RLC并聯(lián)電路試驗(yàn)任務(wù)：對(duì)電路進(jìn)行頻域AC分析，用節(jié)點(diǎn)1上電壓和輸入電流I1比值得到電路阻抗特征，觀察阻抗隨頻率改變，并提交阻抗幅頻特征和相頻特征截圖，幅頻特征曲線上標(biāo)注3dB帶寬。改變R1值，觀察輸出電壓改變情況。幅頻特征截圖：相頻特征截圖：思索：R1值對(duì)輸出電壓3dB帶寬有什么影響？解：R1增大，L、C不變，則Q增大,所以BW減小。硬件試驗(yàn)：1.RLC低通濾波器按照?qǐng)D3-9所表示電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)RLC低通濾波器，在面包板上搭建電路，并采取PocketLab進(jìn)行測(cè)試。圖3-9.RLC低通濾波器試驗(yàn)任務(wù)1：在PocketLab中打開信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置輸入信號(hào)波形為正弦波，信號(hào)幅度峰峰值Vpp為0.2V，直流電壓為0V。在電腦中打開示波器界面，同時(shí)顯示輸入和輸出波形。手動(dòng)連續(xù)改變輸入正弦波頻率，在示波器窗口中選擇適宜時(shí)間和電壓刻度，觀察輸出波形幅度隨頻率改變和輸入輸出波形相對(duì)相位值改變，體會(huì)電路對(duì)于不一樣頻率響應(yīng)，提交頻率等于100Hz輸入輸出波形截圖，提交輸出幅度下降到輸入幅度0.707倍時(shí)輸入輸出波形截圖。示波器截圖1（f=100Hz）：示波器截圖2（輸出幅度下降到輸入幅度0.707倍）：試驗(yàn)任務(wù)2：首先完成電路設(shè)計(jì)和連接，電路輸入信號(hào)由SIG1通道（或SIG2通道）產(chǎn)生，同時(shí)接入PocketLabOSC1通道，將經(jīng)過系統(tǒng)電路之后響應(yīng)輸出信號(hào)接入OSC2通道。在PocketLab中打開波特圖(界面上function選項(xiàng)也選擇波特圖)，在該界面上，需要設(shè)置掃頻起始頻率，終止頻率，步進(jìn)，掃頻信號(hào)幅度等，相關(guān)使用和設(shè)置說明請(qǐng)參閱PocketLab使用說明書。試驗(yàn)中掃頻范圍設(shè)置為100Hz~10kHz，掃頻信號(hào)峰峰值Vpp為0.2V，每十倍頻程最少掃描10個(gè)頻率點(diǎn)，設(shè)置好后，點(diǎn)擊SCAN，掃描取得幅頻和相頻曲線。按照上述設(shè)置測(cè)試分析電路頻率響應(yīng)，得到幅頻特征和相頻特征曲線，并提交截圖，并與瞬態(tài)波形測(cè)試結(jié)果對(duì)比。幅頻特征和相頻特征曲線：2.RLC帶通濾波器按照?qǐng)D3-10所表示電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)RLC帶通濾波器，在面包板上搭建電路，并采取PocketLab進(jìn)行測(cè)試。圖3-10.RLC帶通濾波器試驗(yàn)任務(wù)1：在PocketLab中打開信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置輸入信號(hào)波形為正弦波，信號(hào)幅度峰峰值Vpp為0.2V，直流電壓為0V。在電腦中打開示波器界面，同時(shí)顯示輸入和輸出波形。手動(dòng)連續(xù)改變輸入正弦波頻率，在示波器窗口中選擇適宜時(shí)間和電壓刻度，觀察輸出波形幅度隨頻率改變和輸入輸出波形相對(duì)相位值改變，體會(huì)電路對(duì)于不一樣頻率響應(yīng)，按要求提交波形截圖。示波器截圖1（輸出幅度最大）：示波器截圖2（輸出幅度下降到最大輸出幅度0.707倍，且相位超前）：示波器截圖2（輸出幅度下降到最大輸出幅度0.707倍，且相位滯后）：試驗(yàn)任務(wù)2：首先完成電路設(shè)計(jì)和連接，電路輸入信號(hào)由SIG1通道（或SIG2通道）產(chǎn)生，同時(shí)接入PocketLabOSC1通道，將經(jīng)過系統(tǒng)電路之后響應(yīng)輸出信號(hào)接入OSC2通道。PocketLab中打開波特圖，掃頻范圍設(shè)置為100Hz~10kHz，掃頻信號(hào)峰峰值Vpp為0.2V，每十倍頻程最少掃描10個(gè)頻率點(diǎn)，掃描取得電路幅頻和相頻曲線，提交截圖，經(jīng)過測(cè)試得到該濾波器中心頻率、峰值增益和-3dB帶寬(設(shè)置合理顯示范圍能夠取得愈加準(zhǔn)確值)，并與瞬態(tài)波形測(cè)試結(jié)果對(duì)比。幅頻特征和相頻特征曲線：中心頻率：6228.63H