電路實驗電路頻率特性的研究.doc
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東南大學電工電子實驗中心 實 驗 報 告 課程名稱： 電路與數(shù)字邏輯設計實踐 第3次實驗 實驗名稱： 電路頻率特性的研究 院 （系）： 專 業(yè)： 姓 名： 學 號： 實 驗 室: 105 實驗組別： 同組人員： 實驗時間：2010年12月14日 評定成績： 審閱教師： 電路頻率特性的研究 一、 實驗目的 1. 掌握低通、帶通電路的頻率特性； 2. 應用Multisim軟件測試低通、帶通電路頻率特性及有關參數(shù)； 3. 應用Multisim軟件中的波特儀測試電路的頻率特性。 二、 實驗原理 1. 網絡頻率特性的定義 1) 網絡函數(shù)——正弦穩(wěn)態(tài)情況下，網絡的響應相量與激勵相量之比。 2) 一個完整的網絡頻率特性應包括幅頻特性、相頻特性兩個方面。 3) 截止頻率——輸出電壓降到輸入電壓的0.707時的頻率(f0)； 通頻帶——輸出電壓從最大降到0.707倍間的頻率區(qū)間（Bw:0~2f0） 2. 網絡頻率特性曲線 1) 一階RC低通 a) 幅頻特性 b) 相頻特性 c) 截止頻率： 2) 二階RLC帶通 a) 諧振頻率（），此時有電路如下圖特性： b) 品質因數(shù)；（L、C一定時，改變R值就能影響電路的選頻特性，R越小，Q越大，選頻特性越好）； c) 幅頻特性和相頻特性 ，如下圖 d) 由上圖得，通頻帶 3) 二階RLC低通 a) 諧振頻率 b) 幅頻特性和相頻特性 如下圖所示： c) 3. 測量方法 對特征頻率點極其上下百倍頻程范圍內選取頻率點進行測量，包括對及的測量，并根據測得的數(shù)據作出幅頻特性曲線及相頻特性曲線。 三、 實驗內容 1． 測試一階RC低通電路的頻率特性 1) 建立電路 2) 測試電路的截止頻率 (1) 幅頻特性和相頻特性的觀察 幅頻特性曲線 相頻特性曲線 (2) 測試截止頻率 由上圖得，=144.678kHz,對應相位角為45度。 理論值為 截止頻率測量誤差為 相位差測量誤差為0，可見測量值與理論值十分接近。 (3) 測試0.01f0,0.1f0,0.5f0,5f0,10f0,100f0點所對應的和的值 數(shù)據記錄如下： 頻率 0.01f0 0.1f0 0.5f0 f0 5f0 10f0 100f0 Log(f/f0) -2 -1 -0.3 0 0.7 1 2 0.99995 0.995 0.894 0.707 0.196 0.0995 0.00998 -0.572 -5.705 -26.566 -44.582 -78.689 -84.288 -89.427 依據以上數(shù)據，借助matlab軟件畫出幅頻特性曲線和相頻特性曲線如下： 分析： 可見與理論走勢大致相同，但是由于采樣點比較少，故曲線比較粗糙，不夠平滑。 2． 測試二階RLC帶通電路的頻率特性和品質因數(shù) A. R=50Ω 1) 建立電路 2) 測試電路的諧振頻率 (1) 幅頻特性和相頻特性的觀察 幅頻特性曲線 相頻特性曲線 (2) 測試諧振頻率及上下限截止頻率f1，f2。 由上圖得，=33.885kHz。 理論值為 諧振頻率測量誤差為 下限 上限 (3) 測量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0,f下,f0,f上,5f0,10f0,100f0,1000f0點所對應的和的值 數(shù)據記錄如下： 頻率 0.001f0 0.01f0 0.1f0 0.5f0 f下 F0 F上 5f0 10f0 100f0 1000f0 Log(f/f0) -3 -2 -1 -0.3 -0.05 0 0.05 0.7 1 2 3 0.0236 0.154 0.707 1 0.707 0.0489 0.0237 0 89.987 89.866 88.645 81.13 45.00 -0.032 -44.94 -87.20 -88.64 -89.865 -89.987 根據以上數(shù)據，借助matlab軟件作出幅頻特性曲線和相頻特性曲線如下圖： B. R=200Ω 1) 建立電路 2) 測試電路的諧振頻率 (1) 幅頻特性和相頻特性的觀察 幅頻特性曲線 相頻特性曲線 (2) 測試諧振頻率及上下限截止頻率f1，f2。 由上圖得，=33.885kHz。 諧振頻率測量誤差為 下限 上限 (3) 測量0.001f0,0.01f0,0.1f0,0.5f0,f下,f0,f上,5f0,10f0,100f0,1000f0點所對應的和的值 數(shù)據記錄如下： 頻率 0.001f0 0.01f0 0.1f0 0.5f0 f下 F0 F上 5f0 10f0 100f0 1000f0 Log(f/f0) -3 -2 -1 -0.3 -0.05 0 0.05 0.7 1 2 3 0 0.0942 0.529 0.707 1 0.707 0.1921 0.0945 0 89.946 89.463 84.595 58.04 45.00 0.17 -44.93 -78.93 -84.53 -89.462 -89.946 根據以上數(shù)據，借助matlab軟件作出幅頻特性曲線和相頻特性曲線如下圖： C. R=50Ω與R=200Ω比較 借助matlab軟件將阻值R=50Ω與R=200Ω的幅頻特性曲線及相頻特性曲線在一幅圖上顯示，以便于比較分析： i. 相頻特性曲線比較 分析比較： a) 從上圖可以看出，不論阻值為多大，當頻率為諧振頻率時，相位差為0，即此時電路呈阻性；頻率很大（或很小）時，電路中的電感（或電容）起主導作用，使得相位差為-90度（或90度）。 b) 介于上述特征點之間的頻率，50歐姆的電路的相位差較大。原因如下圖所示，jwX為電感電容的等效阻抗，當頻率及L、C一定時，jwX為定值，此時，電阻值越大，對應的阻抗角越?。╝1
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- 電路 實驗 頻率特性 研究
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