实验十三 RC串、并联选频网络特性的测试

实验五 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器一、实验目的1、 进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件2、 学会测量、调试振荡器 二、实验原理从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。

若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。

本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器，振荡器电路型式如图1所示。

振荡频率 RC21f O π起振条件 |A|＞3 电路特点 可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。

三、实验设备与器件1、 实验箱；2、 函数信号发生器 ；3、双踪示波器；4、 毫伏表；5、 数字万用表表；6、振荡器印刷线路板。

四、实验内容1、 RC 串并联选频网络振荡器(1) 按图1组接线路图1 RC 串并联选频网络振荡器表1(3) 接通RC 串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压0U 波形，调节R f 使获得满意的正弦信号。

表2(5) 改变R（在R两端并联上10K电阻）或C值，观察振荡频率变化情况。

(6) RC串并联网络幅频特性的观察将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（约1V左右）。

且输入、输出同相位，此时信号源频率为1ffο==，测量结果填入表3。

表3五、实验总结1、由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。

2、总结三类RC振荡器的特点。

六、预习要求1、复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。

2、计算三种实验电路的振荡频率。

3、如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。

rc串联电路实验报告RC 串联电路实验报告一、实验目的1、深入理解 RC 串联电路中电阻和电容的特性以及它们对电路中电流和电压的影响。

2、掌握使用示波器测量电路中电压和电流的方法，学会读取和分析示波器的波形。

3、通过实验数据的测量和分析，验证 RC 串联电路的充电和放电规律。

二、实验原理在 RC 串联电路中，当电路接通直流电源时，电容开始充电，充电过程中电容两端的电压逐渐上升，而电流逐渐减小。

当电容充满电后，电路中的电流为零，电容两端的电压等于电源电压。

当电路断开直流电源时，电容开始放电，放电过程中电容两端的电压逐渐下降，电流方向与充电时相反。

充电和放电过程中，电容两端的电压和电流的变化规律可以用以下公式表示：充电时：＼（Uc ＝ U(1 e^｛＼frac{t}｛RC}｝）＼）放电时：＼（Uc ＝ Ue^｛＼frac{t}｛RC}｝＼）其中，＼（Uc\）为电容两端的电压，＼（U\）为电源电压，＼（t\）为时间，＼（R\）为电阻值，＼（C\）为电容值。

三、实验仪器与材料1、直流电源（可调输出电压）2、示波器3、电阻（若干不同阻值）4、电容（若干不同容值）5、导线若干6、开关四、实验步骤1、按照电路图连接好 RC 串联电路，选择合适的电阻和电容值。

2、将示波器的探头分别连接到电阻和电容两端，以测量电压。

3、接通直流电源，调整电源输出电压为一个合适的值，观察并记录示波器上电阻和电容两端电压的变化波形。

4、断开电源，观察并记录电容放电时电压的变化波形。

5、改变电阻或电容的值，重复上述步骤，记录不同参数下的实验数据。

五、实验数据及分析1、实验数据记录｜电阻值（Ω）｜电容值（μF）｜电源电压（V）｜充电时间（s）｜放电时间（s）｜｜｜｜｜｜｜｜1000|100|5|05|10|｜2000|50|5|10|15|｜3000|20|5|15|20|2、数据分析（1）通过观察不同电阻和电容值下的充电和放电时间，可以发现，电阻越大，充电和放电时间越长；电容越大，充电和放电时间也越长。

RC 正弦波振荡电路RC桥式正弦波振荡电路的主要特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，因此我们必须先了解它的频率特性，然后再分析这种正弦振荡电路的工作原理。

1．定性分析RC串并联网络如图XX_01a所示。

为了讨论方便，假定输入电压是正弦波信号电压，其频率可变，而幅值保持恒定。

如频率足够低时，，，此时，选频网络可近似地用图XX_01b所示的RC高通电路表示。

随着w的下降，输出电压将减小，输出电压超前于输入电压的相位角jf也就愈大。

但超前角jf的最大值小于90°。

当频率足够高时，，，则选频网络近似地用图XX_01c所示的RC低通电路来表示。

这是一个相位滞后的RC电路，频率愈高，输出电压愈小，输出电压滞后于输入电压的相位角jf愈大。

同样，滞后角jf的最大值也小于90°。

综上分析可以推出，在某一确定频率下，其输出电压幅度可能有某一最大值；同时，相位角jf 从超前到滞后的过程中，在某一频率f下必有jf=0。

2．定量计算图XX_01由图XX_01a所示RC串并联电路可得，和。

设，，令，则得（1）当上式分母中虚部系数为零时，RC串并联网络的相角为零。

满足这个条件的频率可由式（1）求出：或（2）将式（5）代入式（4）得（3）因此有（4）和（5）由式（4）及式（5）可知，当图XX_02或（6）时，幅频响应的幅值为最大，即（7）而相频响应的相位角为零，即（8）由式（7）和式（8）可画出串并联选频网络的幅频相位和相频响应，如图XX_02所示。

1．电路组成图XX_01是RC桥式振荡电路的原理电路，这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。

选频网络（即反馈网络）的选频特性已知，在处，RC串并联反馈网络的，，根据振荡平衡条件和，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同相，放大电路的电压增益不能小于3，即用增益为3（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡，应大于3）的同相比例放大电路即可。

根据这个原理组成的电路如图XX_01所示，由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。

幅频相频特性测试及RLC 串联谐振电路实验预习报告一．实验目的1、熟练RC 电路相频、幅频特性的测试方法，根据测量数据画出特性曲线。

2、通过实验掌握串联谐振的条件和特点，测绘RLC 串联谐振曲线。

3、掌握电路参数对谐振特性的影响。

二．实验仪器设备仿真软件平台(Multisim 10)；硬件基础电路实验箱。

双踪示波器、直流稳压电源、万用表、直流电流表、电压表。

三．实验原理在交流电路中，电阻值和频率无关；电容具有“通高频、阻低频”的特性；电感具有“通低频，阻高频”的特性。

RLC串联电路具有特殊的幅频特性和相频特性，有选频和滤波作用。

电路频率特性的测量方法有点测法和扫频法。

点测法就是用正弦信号发生器的输出电压作为网络的输入电压，并保持电压幅值不变，依次改变输入电压的频率，用交流毫伏表和示波器逐点测量出输出端的电压值和输出与输入电压的相位差，根据测得的多组数据，画出电路的幅频和相频特性曲线。

测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）Ui 恒定，改变频率f，并测量对应的RC 网络输出电压Uo，计算出他们的比值A=Uo/Ui，然后逐点描绘出幅频特性；1.RC串联电路2.RC串并联电路3.RLC串联电路四．实验内容1 、测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。

参考图5 -5，信号发生器输出的正弦信号并保持幅度不变，频率200H Z 逐渐增至10KH 。

开关S 分别接通三个R 、L 、C 元件，用交流毫伏表测量Ur ，并计算各频率点时R 、X L 与X C 的与之值，记入表中。

注意：在接通C 测试时，信号源的频率应控制在200 ～2500 H Z 之间。

2. 测量RC串联电路频率特性曲线（高通或低通）联接实验线路，取R k，C0.1F，U1V（有效值）。

测量输出电压U2并读取U20.707V时的信号频率fc，用李沙育法测量相位差角，记录数据。

3.测量RC串并联电路频率特性曲线取R1k，C0.1F，U i1 V （有效值）。

RC串并联网络振荡电路RC串并联网络振荡电路用以产生低频正弦波信号，是一种使用十分广泛的RC振荡电路。

振荡电路的原理图如上图所示。

其中集成运放A作为放大电路，它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络，RF和R’支路引入一个负反应。

由图可见，串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反应支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。

一、RC串并联网络的选频特性当f=fo=1/2 RC时，Uf的幅值到达最大，等于U幅值的1/3，同时Uf与U同相。

二、振荡频率与起振条件1、振荡频率为了满足振荡的相位平衡条件，要求ΨA+ΨF=±2nπ。

以上分析说明当f=fo时，串并联网络的ΨF=0，如果在此频率下能使放大电路的ΨA=±2nπ，即放大电路的输出电压与输入电压同相，即可到达相位平衡条件。

在图1的RC串并联网络振荡电路原理图中，放大部分是集成运放，采用同相输入方式，则在中频范围内ΨA近似等于零。

因此，电路在fo时ΨA+ΨF=0，而对于其他任何频率，则不满足振荡的相位平衡条件，所以电路的振荡频率为(1) 2、起振条件已经知道当f=fo时，|F|=1/3。

为了满足振荡的幅度平衡条件，必须使|AF|>1，由此可以求得振荡电路的起振条件为|A| > 3 （2）因同相比例运算电路的电压放大倍数为为了使|A|=Auf>3，图1所示振荡电路中负反应支路的参数应满足以下关系: RF > 2R’(3)三、振荡电路中的负反应根据以上分析可知，RC串并联网络振荡电路中，只要到达|A|>3，即可满足产生正弦波振荡的起振条件。

如果|A|的值过大，由于振荡偏度超出放大电路的线性放大范围而进入非线性区，输出波形将产生明显的失真。

另外，放大电路的放大倍数因受环境温度及元件老化等因素影响，也要发生波动。

以上情况都将直接影响振荡电路输出波形的质量，因此，通常都在放大电路中引入负反应以改善振荡波形。

电路实验台电路实验是电路课程教学中不可缺少的实践环节，目的首先是通过实验帮助学生获得必要的感性知识，进一步巩固和掌握所学的理论内容；其次通过实验培养学生实验的技能，提高动手实际操作的能力，锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力，并通过实验了解常用电工仪表的测量与使用方法，通过预习与实验操作，掌握数据处理、分析结果、编写实验报告的过程，培养学生严肃认真，实事求是的科学作风。

学院新上本科专业,测控技术与仪器,学院现有电工电子实验室,是培养专科层次的实验,并且设备年久也老化,不能满足本科层次人才培养需求,需要更新新的实验设备。

DGJ-3型电工技术实验装置设备:25台价钱:1.6万新设备可以满足一下实验:基本电工仪表的使用与测量误差的计算减小仪表测量误差的方法仪表（电压表、电流表）量程扩展实验电路元件伏安特性的测绘电位、电压的测定及电路电位图的绘制基尔霍夫定律验证及其故障判断叠加原理验证及其故障判断电压源与电流源的等效变换戴维南定理验证诺顿定理验证最大功率传输条件测定二端口网络实验互易定理实验受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS 的实验研究典型电信号的观察与测量RC一阶电路的响应测试二阶动态电路响应的研究R、L、C元件阻抗特性的测定RC串、并联选频网络特性测试R、L、C串联谐振电路的研究RC双T选频网络电路状态轨迹的观测R、L、C元件特性及交流电参数测定—判断性实验用三表法测量交流电路等效参数正弦稳态交流电路相量的研究互感实验单相铁芯变压器特性的测试压器同名端判断及其应用—设计性实验三相交流电路电压、电流的测量三相电路功率的测量单相电度表的校验功率因数及相序的测量负阻抗变换器及其应用回转器及其应用三相交流电路电压、电流的测量三相电路功率的测量单相电度表的校验功率因数及相序的测量负阻抗变换器及其应用回转器及其应用三相鼠笼式异步电动机三相异步电动机点动和自锁控制三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机Y-Δ降压起动控制三相异步电动机能耗制动控制三相异步电动机起动顺序控制C620车床的电气控制线路新的电路实验设备含有以下仪表(1) 数模双显智能真有效值交流电压表(2) 数模双显智能真有效值交流电流表(3) 真有效值交流数字毫伏表(4) 智能交流功率表(5)数模双显智能直流电压表(6)数模双显智能直流电流表。

观测RLC串联电路的幅频特性和相频特性周鹏（辽宁石油化工大学教育实验学院0902）摘要:分别通过实验手段记录RC和RL及RLC串联电路电幅值和相位随频率变化的规律曲线路的电压幅值和相位随频率变化的规律曲线，观察电路的幅频特性和相频特性，并求得RLC电路的谐振频率和品质因数。

关键词：RLC串联电路，幅频特性，相频特性Observation RLC series circuit of amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristicsChengZhigang(Liaoning university education experimental college 0902) Abstract:through the experiment method respectively record RC and RL and RLC seriescircuit electricity amplitude and phase on frequency and change rules curve road voltage amplitude and phase on frequency and change rules curve, observation of the circuit amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and get RLC circuit resonant frequency and quality factor.Keywords:RLC series circuit, amplitude frequency characteristics, phase frequencycharacteristics引言电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化的。

新疆大学实训（实习）设计报告所属院系：机械工程学院专业：工业设计课程名称：电工电子学设计题目：正弦波振荡电路设计（RC）班级：机械10-5班学生姓名：盛晓亮学生学号：20102001007指导老师: 玛依拉完成日期：2012.7.5RCfnπ21=；（式4）图6 RC串并联电路这说明只有符合上述频率nf的反馈电压才能与0•U相位相同。

这时的反馈系数为31==••UUF f（式5）可见，RC串、并联电路既是反馈电路又是选频电路。

ωω•υF31ωωο90ο90-fϕο图7 幅频特性图8 相频特性2.自励振荡的幅度条件：反馈电压的大小必须与放大电路所需要的输入电压的大小相等，即必须有合适的反馈量。

用公式表示即ifUU=（式6）由于iUUA0=（式7）对于图6所示振荡电路，由于101R R A F+==3，故起振时o A >3, 即12R R F >， 因而要求F R 由起振时的大于12R 逐渐减小到稳定振荡时的等于12R 。

所以F R 采用了非线性电阻。

改变R 和C 即可改变输出电压的频率。

四、设计内容与步骤1.内容（1）根据设计结果连接电路。

（2）分析和观察不同时间段输出波形由小到达的起振过程和稳定到某一幅度的全过程。

（3）参数设置，若参数不能达到设计要求，按指标要求调试电路。

2.步骤(1)在Multisim 平台上建立如图9所示的实验电路，仪器参数按图8所示设置：nF C C 1.021==；电阻4R +5R >23R ；4R >5R .调节1R (即21,R R 同时改变)使振荡稳定时满足Ω==K R R 5.521。

图9 RC 正弦波振荡仿真电路图调节直至震荡稳定时的输出信号观测示波器显示（如图10、11）a. 起震：电位器8%图10 起震时的图形b. 振幅最大且不失真：电位器55%图11 震荡稳定时输出信号的图形（2）单击仿真开关运行动态分析，观测频率计数据（如图12所示）。

RC 、RL 及RLC 串联电路幅频和相频特性的研究【摘要】本文主要研究RC ，RL 和RLC 串联电路在不同频率的信号下的响应，在双踪示波器上同时观察电阻和电感（或电容）上输出电压幅度和相位差的变化，定量研究了RLC 串联电路的幅频特性和相频特性。

同时发现在实际的实验操作中，电阻，电容以及电感的参数的选择对本实验有很大的影响，掌握了幅频特性和相频特性的测量方法，使理论知识和实验内容有机的结合起来。

【关键词】串联电路；RLC 电路；相频特性；幅频特性 1引言RC 、RL 和RLC 串联电路是大学物理实验的设计性实验之一，在交流电路中，幅频特性和相频特性是RC 、RL 和RLC 串联电路的重要性质，并在电子电路中被广泛应用。

本文对实验方法进行改进，采用幅频和相频特性的测量方法，观察各种参数变化，进一步了解各种参数对幅频特性和相频特性的影响。

2实验设计原理在RC ，RL ，RLC 串联电路中， 若加在电路两端的正弦交流信号保持不变，则当电路中的电流和电压变化达到稳定状态时，电流（或者某元件两端的电压）与频率之间的关系特性称为幅频特性；电压、电流之间的位相差与频率之间的关系特性称位相频特性。

2.1 RC 串联电路电路如图1所示。

令ω表示电源的圆频率，U ，I ，R U ,C U 分别表示电源电压，电路中的电流，电阻R 上的电压和电容C 上的有效值。

ϕ表示电路电流I 和电源电压U 间的相位差，则： RC 总阻抗为：CjR Z ω1~-= （1） 其中Z ~的模为：221|~|⎪⎭⎫ ⎝⎛+==C R Z Z ω（2）CR R Cωωϕ1arctan 1arctan -=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= （3）ϕ为U 和I 之间的相位差，即 I U ϕϕϕ-= （4）RL 的总阻抗为：L j R Z ω+=~（10） 其模为：()22|~|L R Z Z ω+== （11）其辐角为：RLωϕarctan= （12） IR U R = (13)L I U L ω= (14) 22)(L R IU ω+= (15)图4图5图52.2.2相频特性图6 图7由式（12）和图7可知：从0逐渐增大并趋近于∞时，相应的8所示，不同于RC和RL电路：图8调节函数发生器的频率在f=100～3000之间，实个不同的频率点，用示波器分别测量电阻和电感的峰峰值电压R U 图10 RLC 实验装置参数的选择对本实验有很大的影响，不合适的元件参数下实验现象会出现不稳定，不明显甚至无法观察，这是实验时应当注意的。