串联谐振实验报告包含电路图，实验数据，实验结果
大学实验报告
院系：电子信息学院 班级：16通信工程 姓名：袁* 学号：16128404014 指导老师：金* 同组实验者：无 实验日期：2018
实验名称：串联谐振电路 基 础 实 验 - 加深对串联谐振电路条件及特性的理解.
- 掌握谐振频率的测量方法.
- 理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测定方法.
- 测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线.
- 深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用.
- 掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表的使用方法.
- 掌握Multisim软件中的Function Generator Voltmeter、Bode Plotter等仪表的使用方法以及AC Analysis等SPICE的仿真分析方法.
- 掌握Origin软件的使用方法.
RLC串联电路如图3.6.1所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振. 该电路的阻抗使电源角频率 的函数  （3.6.1） 当 时，电路中的电流与激励电压同向，电路处于谐振状态. 谐振角频率 ，谐振频率 . 谐振频率仅与元件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率 无关.当 时，电路呈容性，阻抗角 ；当 时，电路呈感性，阻抗角 . - 回路阻抗
 ， 为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路. - 回路电路
 的数值最大， - 电阻的电压
 的数值最大， - 电感上的电压
 与电容上的电压 数值相等，相位相差180°，
电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即 （3.6.2） 定义回路电流下降到峰值的0.707时所对应的频率为截至频率，介于两截止频率间的频率范围为通频带B，即  （3.6.3） 电路中电压与电流随频率变化的特性称为频率特性，它们随频率变化的曲线称为频率特性曲线，也称为谐振曲线. Q值越大，曲线尖峰值愈陡峭，其选择性就愈好，但电路通过的信号频带越窄，即通频带越窄. - 计算机一台.
- 通用电路板一块.
- 低频信号发生器一台.
- 交流毫伏表一台.
- 双踪示波器一台.
- 万用表一只.
- 可变电阻一只.
- 电阻、电感、电容若干（电阻1000Ω，电感10mH、4.7mH，电容100nF）.
- 创建电路：从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图3.6.4所示的电路.
图3.6.4 串联谐振电路 - 分别用Multisim软件（AC仿真、波特表、交流电压表均可）测量串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.
- 当电阻
 时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线、观测R对Q的影响. - 利用谐振的特点设计选频网络，在串联谐振电路（
 上输入频率为3.5kHz、占空比为30%、脉冲幅度为5V的方波电压信号，用Multisim软件测试谐振电路输入信号和输出信号（电阻上电压）的频谱，并观察两者的差别.
- 测量元件值，计算电路谐振频率和品质因数Q的理论值.
- 在电路板上根据图3.6.1焊接电路，信号电压有效值设置为1v
- 用两种不同的方法测量电路的
 值. - 测试电路板（交流电压表）上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.
- 随频率变化，测量电阻电压、电感电压、电容电压的值，按表3.6.1记录所测数据.
表3.6.1 RLC电路响应的谐振曲线的测量 - Multisim仿真.
- 创建电路：从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图3.6.4所示的电路.
图3.6.4 串联谐振电路
- 分别用Multisim软件（AC仿真、波特表、交流电压表均可）测量串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.
谐振频率为7.197kHz -3dB带宽为33.749kHz（35.277-1.528） （3） 当电阻时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线、观测R对Q的影响. 结论：R越大，Q越小 - 利用谐振的特点设计选频网络，在串联谐振电路（
 上输入频率为3.5kHz、占空比为30%、脉冲幅度为5V的方波电压信号，用Multisim软件测试谐振电路输入信号和输出信号（电阻上电压）的频谱，并观察两者的差别.
在Multisim上画出如上图所示 结论：由谐振电路输入信号和输出信号的频谱可知，输出信号已出现失真。 - 测量元件值，计算电路谐振频率和品质因数Q的理论值.
电路谐振频率： 品质因数： - 在电路板上根据图3.6.1焊接电路，信号电压有效值设置为1v
- 用两种不同的方法测量电路的值.
- 维持信号源的输出幅度不变，令信号源的频率由小逐渐变大，测量R两端的电压
 ，当的读数为最大时，读得的频率值即为电路的谐振频率.读到的最大值为710mV，此刻的频率值为 . - 根据电路发生谐振时，输入信号和电阻电压相位一致的特性，将这两路信号分别接入示波器的两个通道，并把示波器设定在X-Y模式.调节输入信号发生器的信号频率，可以在示波器上看到一个极距变化的椭圆，当椭圆变成一条直线时，此时的电路发生了谐振，输入信号的频率就是谐振频率.此刻输入信号的频率为
 .
- 测试电路板（交流电压表）上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.
测得 ，BW=3.5kHz. - 随频率变化，测量电阻电压、电感电压、电容电压的值，按表3.6.1记录所测数据.
表3.6.1 RLC电路响应的谐振曲线的测量 要控制变量，控制输出电压恒定，改变输出频率。 - 谐振时，是否有
 及 成立？试分析其原因.
有及成立，且大小相同相位相反。因为谐振时端口对外呈纯阻性，而电感上的电压超前于电阻90°，电容上的电压落后于电阻90°.
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