东南大学电路实验之电路频率特性.doc

南大学电工电子实验中心 实 验 报 告 课程名称： 电路实验 第 五 次实验 实验名称： 电路频率特性的研究 院 （系）： 专 业： 姓 名： 学 号： 实 验 室: 实验组别： 同组人员： 实验时间： 09年12 月23 日 评定成绩： 审阅教师： 电路频率特性的研究 实验目的 掌握低通、带通电路的频率特性； 应用Multisim软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数； 应用Multisim软件中的波特仪测试电路的频率特性。 实验原理 (一)：网络频率特性的定义 在正弦稳态情况下，网络的响应向量与激励向量之比称为网络函数。 它可以写为 由上式可知，网络函数是频率的函数，其中网络函数的模与频率的关系称为幅频特性，网络函数的相角与频率的关系称为相频特性，后者表示了响应与激励的相位差与频率的关系。 (二)：网络频率特性曲线 一阶RC低通电路 网络函数： 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 = 0.707.通常把U0降低到0.707 U i时的频率f称为截止频率f0. 即 2)二阶RLC带通电路 相频特性曲线： （1）当f = f0 时，( = 0，电路阻性,产生谐振。 （2）当f ( f0 时，( 0 ，电路呈电感性。 （3）当f ( f0 时，( 0，电路呈电容性。 改变电源的频率,使频率为 时，电路处于串联谐振状态. 当RLC串联谐振时，，，即纯电感和理想电容两端的电压相等。 显然，谐振频率 仅与元件参数LC的大小有关，而与电阻R的大小无关。 谐振时电感或电容两端电压与电源电压之比值用品质因数Q表示， 即： 可见，当L,C一定时，改变R值就能影响电路的选频特性，即R越小，Q越大，幅频曲线越窄，选频特性越好。 为了具体说明电路对频率的选择能力，规定幅频特性曲线的所包含的频率范围定义为电路通频带，用BW表示. 时的频率分别称为上限频率f2及下限频率f1，则通频带. 显然，越小，曲线的峰就越尖锐，电路的选频性能就越好。 Q值与BW得关系为： 当电路的通频带大于信号的频带宽度时，对于信号不产生失真有利，即传送信号的保真度高，但电路的选频性变差。总之，品质因数越高的电路，其通频带越窄，选频特性越好。 二阶RLC低通电路 （三）关于作图 为使频率特性曲线具有通用性，常以作为横坐标。但是在绘制频率特性曲线时，往往由于涉及的频率范围较宽，若采用均匀分度的频率坐标，势必使低频部分被压缩，而高频部分又相对展得较宽，从而使所绘制的频率特性曲线在低频段不能充分清晰地展示其特点。若采用对数分度的频率轴，就不会出现这种情况。 对数坐标是将轴按对数规律进行刻度，并非对频率取对数。 三．实验内容 测试一阶RC低通电路的频率特性 建立电路图如下所示： 测试电路的截止频率f0: 使垂直坐标读数接近0.707,交点处水平坐标的读数即为f0的数值。 f0=144.728KHZ f0对应的相角=-44.582 分析： f0理论值为= 与实际测得的f0=144.728KHZ相差很小，可见，实验做得比较准确，Multism 软件的模拟能力很强。 分别测试0.01f0,0.1f0,0.5f0,5f0,10f0,100f0点所对应的和的值， 列出表格记录如下： 频率 0.01f0 0.1f0 0.5f0 F0 5f0 10f0 100f0 频率比f/f0 0.01 0.1 0.5 1 5 10 100 Log(f/f0) -2 -1 -0.3 0 0.7 1 2 网络函数模 0.99995 0.995 0.894 0.707 0.196 0.0995 0.00998 对应相位角 -0.572 -5.705 -26.566 -44.582 -78.689 -84.288 -89.427 作出其幅频特性和相频特性图如下： 从用EXCEL拟合所测得点