二阶RLC电路的动态特性和频率特性综合研究

竭诚为您提供优质文档/双击可除rlc串联电路频率特性实验报告篇一：RLc串联电路的幅频特性与谐振现象实验报告_-_4(1)《电路原理》实验报告实验时间：20XX/5/17一、实验名称RLc串联电路的幅频特性与谐振现象二、实验目的1．测定R、L、c串联谐振电路的频率特性曲线。

2．观察串联谐振现象，了解电路参数对谐振特性的影响。

1．R、L、c串联电路(图4-1)的阻抗是电源频率的函数，即：Z?R?j(?L?1)?Zej??c三、实验原理当?L?1时，电路呈现电阻性，us一定时，电流达最大，这种现象称为串?c联谐振，谐振时的频率称为谐振频率，也称电路的固有频率。

即?0?1Lc或f0?12?LcR无关。

图4-12．电路处于谐振状态时的特征：①复阻抗Z达最小，电路呈现电阻性，电流与输入电压同相。

②电感电压与电容电压数值相等，相位相反。

此时电感电压(或电容电压)为电源电压的Q倍，Q称为品质因数，即Q?uLuc?0L11ususR?0cRRc在L和c为定值时，Q值仅由回路电阻R的大小来决定。

③在激励电压有效值不变时，回路中的电流达最大值，即：I?I0?usR3．串联谐振电路的频率特性：①回路的电流与电源角频率的关系称为电流的幅频特性，表明其关系的图形称为串联谐振曲线。

电流与角频率的关系为：I(?)?us1??R2??L???c??2?us0??R?Q2?0??I00??1?Q2?0?2当L、c一定时，改变回路的电阻R值，即可得到不同Q 值下的电流的幅频特性曲线(图4-2)图4-2有时为了方便，常以?I为横坐标，为纵坐标画电流的幅频特性曲线(这称?0I0 I下降越厉害，电路的选择性就越好。

I0为通用幅频特性)，图4-3画出了不同Q值下的通用幅频特性曲线。

回路的品质因数Q越大，在一定的频率偏移下，为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力引进通频带概念，把通用幅频特性的幅值从峰值1下降到0.707时所对应的上、下频率之间的宽度称为通频带(以bw表示)即：bw??2?1??0?0由图4-3看出Q值越大，通频带越窄，电路的选择性越好。

二阶电路响应过程的研究一、扼要写出实验目的和实验原理1、实验目的（1）观察 RLC 串联电路的过渡过程，研究电容和电感的能量交换过程。

（2）研究 RLC 串联电路中电阻对过渡过程的影响。

（3）掌握示波器和函数发生器的使用。

2、实验原理1. 本实验研究由电感、电阻和电容串联的二阶电路，在方波激励时响应的动态过程。

对于 RLC 串联的二阶电路，无论是零状态响应，还是零输入响应，电路过渡过程的性质由特征方程 LCp2 +RCp+1=0 的特征根 p1,2来决定。

由上式可以看出，特征根实际由电路中 R、L、C 三个元件的数值大小来决定。

（1）如果 R>2√(C/L)，特征方程有两个不等实根，电路动态过程的性质为过阻尼的非震荡过程。

（2）如果 R= 2√(C/L),特征方程有相等实根，电路动态过程的性质为临界阻尼过程。

（3）如果 R<2√(C/L)，特征方程有共轭复根，电路动态过程的性质为欠阻尼的衰减震荡，衰减系数α=R/2L。

在一般情况下，α 是一个正实数。

从上述可知，通过改变电阻的参数 R、L、C 的值，均可使电路发生上述几种不同性质的过渡过程。

2.动态过程性质的观察，测量与激励源频率周期的选择。

用示波器观察，必须使动态过程周期重复出现。

本实验激励采用频率可调的函数发生器，它对电路的作用可以这样来理解，当电路的实际过渡过程很短（与方波半周期相比）时，则在方波电压大于 0 的正个半周期，输入电压由 0 跳变为 U0，使电路突然与一个直流电压U0接通，相当于电路的零状态响应，方波后半个周期，输入电压又由 U0 跳变为 0，使电路突然短路，相当于电路的零输入响应，通过调方波电源频率而改变方波电压周期，使其半周期的时间远远大于过渡过程持续时间，就可以由示波器观察到动态过程的全过程（包括零输入响应和零状态响应）。

3.实验方法说明：观察动态过程可采用电感、电容参数一定时调电阻的方法，也可使用电阻一定时调电感、电容的方法。

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）根据交流欧姆定律，电阻上的电压为：IR U R = （5） 电容上的电压为：CIU C ω= （6） 总电压为：221⎪⎭⎫ ⎝⎛+=C R IU ω （7）图2为上述电压、电流（有效值）的矢量图，注：此处角度取逆时针方向为正值。

电子信息工程学院电路分析研讨RLC电路的动态和频率特性综合研究通信1403班孙敏超14221163二阶RLC电路的动态特性和频率特性综合研究如图所示二阶RLC 串联电路，当外加正弦电压源的为某一个频率时，端口阻抗呈现为纯电阻性，称电路对外加信号频率谐振。

谐振角频率为ω0=LC。

（1）以输入电压为参考相量，写出谐振时各电压的幅度和相位。

用仿真软件测量谐振时各电压有效值。

改变电阻值分别为5Ω,10Ω, 20Ω时，仿真测量各电压有效值有什么变化？谐振时，V L与V C幅度相同，相位相差180°令：V S=V0∠0°则: I=V SR =V0R∠0°,X L=ω0L,X C=1ω0C∴V L=I(jω0L)=V0R √LC∠90°,V C=V0R√LC∠−90°下面是电阻分别取5Ω,10Ω, 20Ω时的仿真结果：由以上三图所示的仿真结果易知：1. 电阻增大时，电阻两端电压的有效值不发生变化；2. 电流随电阻增大而减小，满足式V S =IR ；3. 电容及电感线圈两端电压随电阻增大而减小，其大小正比于电流大小。

（2） 谐振时，电感或电容上的电压有效值与电阻有效值的比值等于Q =V L V R =V C V R =ω0L R =1Rω0CQ 称为电路的品质因数，又称为Q 值。

Q 值有明显的物理意义，它反映了电路在谐振时存储能量与消耗能量的比值。

试证明谐振电路Q 值的一般定义：U1U2U1U2Q = 2π谐振频率下电抗元件储能总和电路在一个信号周期内消耗能量设一个周期为T ，则ω0=2πT=电感储能E L =12Li 2，电容储能E C =12Cu 2 i =√2V SRsin (ω0t ),u =V S R√2LCsin (ω0t +90°)=V S R√2LCcos (ω0t ) ∴E =E L +E C =V S 2L R 2sin 2(ω0t )+V S 2L R 2cos 2(ω0t )=V S2L R2W =I 2RT =V S 2T R ,∴2πE W =2πT V S 2L R 2V S 2R =ω0LR=Q,故得证（3） 分析电路Q 值对电路动态响应中固有响应形式的影响，并用EWB 软件仿真验证。

二阶电路响应的研究实验报告摘要：本实验通过对二阶电路的响应进行研究，以深入了解二阶电路的工作原理和性质。

实验中通过利用示波器观察RC电路和RLC电路的频率响应曲线、计算共振频率和带宽等参数。

数据结果表明，当电路达到共振频率时，电路在谐振时的电压幅度最大，而带宽与电路的阻抗相关。

本次实验结论将有助于加深学生对于二阶电路的认识和理解，进一步提高本专业同学对于微电子学科的综合素质。

关键词：二阶电路；共振频率；带宽；频率响应曲线Introduction:二阶电路是指电路中包含了两个存储元件的线性电路。

存储元件可以是电容、电感或共同组成的电容电感（LC）元件，具有强烈的共振特性。

二阶电路在电子工程学科中具有重要意义，可以广泛应用于无线电、通信和信号处理等各种领域。

深入了解二阶电路的工作原理和性质是非常重要的。

本实验旨在通过研究二阶电路的响应，通过实验数据结果对二阶电路进行深入的分析，包括共振频率、带宽等参数。

实验结果将有助于加深学生对于二阶电路的认识和理解。

Experimental content:在实验中，我们分别通过示波器对RC电路和RLC电路进行了测量，计算了两个电路的共振频率和带宽。

在RC电路中，我们通过更改电阻和电容的数值，观察了频率响应曲线的变化。

在RLC电路中，我们将电路带入谐振状态并观测该状态下的电压幅度。

详细实验步骤如下：1. RC电路的实验：步骤1.1：所需器材：函数发生器、示波器、电阻器、电容器。

步骤1.2：根据电路图连cct，将电路接上函数发生器和示波器，以观察RC电路的响应曲线，并进行录像记录。

步骤1.3：逐渐调整函数发生器的频率，观测并记录RC电路的响应曲线，包括电压和相位。

记录下不同电容值对响应曲线的影响。

步骤1.4：通过观察响应曲线，计算出RC电路的共振频率和带宽。

步骤2.4：通过观察响应曲线，将RLC电路带入谐振状态，并记录下谐振状态下电压幅度的大小。

Results and analysis:实验结果表明，在RC电路中，随着电容值的不断增大，电路的共振频率也随之而增大。

RLC串联二阶系统电路（1）实验目的：1. 观察RLC串联电路零输入响应的性质类型与元件的参数有关。

2.了解RLC串联电路的幅频特性。

（2）实验内容RLC电路是一种由电阻（R）、电感（L）、电容（R）组成的电路结构。

RC电路是其简单的例子，它一般被称为二阶电路，应为电路中的电压或者电流的值，通常是某个由电路结构决定其参数的二阶微分方程的解。

电路元件都被视为线性元件的时候，一个RLC电路可以被视作电子谐波振荡器。

利用RLC串联点的积分和微分特性，可以使电路达到稳定。

（3）实验步骤此图是实验电路图电源用的是1KHz.,以下是其频率图当电源频率改为10KHz时，如图：组合逻辑电路的竞争冒险（1）实验目的1. 掌握组合逻辑电路的竞争冒险的原因，了解逻辑电路的逻辑功能分析2. 学会竞争冒险是否可能存在的判断方法（2）实验内容利用本电路，可以设计出加法器，减法器等各种编辑器。

（3）实验步骤电路图：是0型冒险电路0型冒险电路波形由图可以看出，由于A与非A到达或门与U1A的时间不一样，出现了不应该出现的低电平。

组合逻辑电路及分析仪表使用（1）实验目的1.掌握组合逻辑电路的特点2.学会使用分析仪表（2）实验内容组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路。

特点是任何时候输出仅仅取决于同一时刻输入信号的取值组合。

（3）实验步骤电路图真值表经分析，当四个输入变量A,B,C,D中1的个数为奇数时，输出为0，而当四个输入变量A,B,C,D中1的个数为偶数时，输出为1.因此，这是一个四位输入信号的奇偶校验电路。

RLC 电路的动态分析用二阶线性常微分方程描述的电路称为二阶电路，二阶电路中至少含有两个储能元件。

二阶电路微分方程式一个含有二次微分的方程，由二阶微分方程描述的电路称为二阶电路CL R 2>，二阶电路为过阻尼状态 CL R 2=，二阶电路为临界状态 C L R 2<，二阶电路为欠阻尼状态。

这三个状态在二阶电路中式一个重要的数据，它决定了电路中电流电压关系以及电流电压波形。

1欠阻尼状态电路图（R=10Ω,C=1u,L=50mH ）波形图展示了欠阻尼状态下的C U 和L U 波形2临界阻尼状态电路图（R=10Ω,C=10mF,L=250mH ）波形图展示了临界状态下的C U 和L U 波形3.过阻尼状态波形图展示了过阻尼状态下的C U 和L U 波形图4实验分析由原理公式以及仿真结果，我们可以验证得出1）当二阶电路为欠阻尼状态时，其特征方程特征根为一对复根，且为共轭复根。

2）当二阶电路为过阻尼状态时，其特征方程特征根为两个不等的实根。

3）当二阶电路为临界阻尼状态时，其特征方程特征根为相等实根5、实验报告1、总结、分析实验方法与结果在实验过程中，实验需要进行多次电路的转换。

实验时需要小心谨慎，以防止出错。

在实验结果中，大部分与理论相符合，但仍存在些微误差（省略定量分析）。

2、心得体会及其他通过本次实验的学习，我熟悉了二阶电路微分方程的列写及求解过程，熟悉了RLC二阶电路零输入响应及电路的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼状态，更熟练地利用仿真仪器分析电路，这将对以后的仿真实验有重要的基础作用。

二·模数混合电路电源部分采用4V电源电压，数字部分采用74HC00D四二输入与非门方波电路产生的标准方波1.实验报告通过模数混合电路实验，即电源电路，数字电路，和模拟电路产生出一个标准方波。

2.实验心得：通过实际搭接电路，加深了我们对数字部分和模拟部分的印象。