RC 串联和并联选频网络的硬件分析和详细特征描述
目录
一.目的
二.原理分析
三.设备
四.硬件分析
1.测量RC串、并联电路的幅频特性
2.测量RC串、并联电路的相频特性
3.测定RC双T电路的幅频特性
五.注意事项
六.总结与思考
1.根据电路参数,估算RC串、并联电路两组参数时的谐振频率。
2.推导RC串、并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。
3.什么是RC串、并联电路的选频特性?当频率等于谐振频率时,电路的输出、输入有何关系?
4.试定性分析RC双T电路的幅频特性。
七.数值分析
一.目的
1.研究RC串、并联电路及RC双T电路的频率特性。
2.学会用示波器测定RC网络的幅频特性和相频特性。
3.熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。
二.原理分析
三.设备
1.信号源(自备);
2.双踪示波器(自备)。
3.EEL-51S 组件、弱电元件箱;
四.硬件分析
1.测量RC串、并联电路的幅频特性
实验电路如图 15-3 所示,其中,RC 网络的参数选择为:R=200Ω,C=2.2μF(在
NEEL—003 组件上),信号源输出正弦波电压作为电路的输入电压ui,调节信号源输出电压幅值,使 Ui=2V。
改变信号源正弦波输出电压的频率 f(由频率计读得),并保持 Ui=2V 不变,测量输出电压U 0 ,(可先测量 A = 1/3 时的频率 fo,然后再在 fo 左右选几个频率点,测量U 0 ),将数据记入表 15-1 中。在图 15-3 的 RC 网络中,选取另一组参数:R=2kΩ,C=0.1μF,重复上述测量,将数据
记入表 15-1 中。
表 15-1 幅频特性数据
R=2kW, C=0.1mF |
f(Hz) |
300 |
400 |
500 |
650 |
800 |
1000 |
1500 |
2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
UO(V) |
0.543 |
0.606 |
0.640 |
0.661 |
0.664 |
0.653 |
0.595 |
0.529 |
|
R=200W C=2.2mF |
f(Hz) |
200 |
300 |
400 |
500 |
800 |
1000 |
1500 |
2000 |
UO (V) |
0.586 |
0.618 |
0.612 |
0.592 |
0.505 |
0.450 |
0.341 |
0.271 |
2.测量RC串、并联电路的相频特性
实验电路如图 15-3 所示,按实验原理中测量相频特性的说明,实验步骤同实验 1,将实验数据记入表 15-2 中。
3.测定RC双T电路的幅频特性
实验电路如图 15-3 所示,其中 RC 网络按图 15-5 连接,实验步骤同实验 1,将实验数据记入自拟的数据表格中。
表 15-2 相频特性数据
R=200W, C=2.2mF |
f(Hz) |
200 |
300 |
361 |
400 |
500 |
800 |
1000 |
1500 |
2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
T(ms) |
5 |
3.33 |
3 |
2.50 |
2 |
1.25 |
1 |
0.667 |
0.5 |
|
Dt (ms) |
0.35 |
0.05 |
0 |
0.06 |
0.105 |
0.12 |
0.126 |
0.12 |
0.1 |
|
j |
25.2 |
5.41 |
0 |
-8.64 |
-18.9 |
-34.56 |
-45.36 |
-64.77 |
-72 |
|
R=2KW C=0.1mF |
f(Hz) |
200 |
300 |
795 |
400 |
500 |
800 |
1000 |
1500 |
2000 |
T(ms) |
5 |
3.33 |
1.3 |
2.50 |
2 |
1.25 |
1 |
0.667 |
0.5 |
|
Dt (ms) |
0.61 |
0.32 |
0 |
0.18 |
0.096 |
0.021 |
0.04 |
0.055 |
0.056 |
|
j |
43.92 |
34.59 |
0 |
25.92 |
17.28 |
-6.05 |
-14.4 |
-29.69 |
-40.32 |
五.注意事项
由于信号源内阻的影响,注意在调节输出电压频率时,应同时调节输出电压大小,使实验电路的输入电压保持不变。
六.总结与思考
1.根据电路参数,估算RC串、并联电路两组参数时的谐振频率。
由公式推导可知,谐振频率为f=1/2πRC=361Hz
2.推导RC串、并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。
3.什么是RC串、并联电路的选频特性?当频率等于谐振频率时,电路的输出、输入有何关系?
RC串、并联电路可以对频率有适当的选择,使某段频率的输出很小或很大,当f=fo时,
RC串并联电路的输出电压与输入电压同相,大小等于输入电压的1/3。
4.试定性分析RC双T电路的幅频特性。
七.数值分析
1.根据表 15-1 和表 15-2 实验数据,绘制RC串、并联电路的两组幅频特性和相频特性曲线,找出谐振频率和幅频特性的最大值,并与理论计算值比较。
R=2KΩ C=0.1mF的幅频特性和相频特性曲线
R=200Ω, C=2.2mF的幅频特性和相频特性曲线
在误差允许的范围内,理论值与测量值相等。
2.根据实验 3 的实验数据,绘制RC双T电路的幅频特性,并说明幅频特性的特点。