電路實驗教程 教學(xué)課件 作者 齊鳳艷 第8章.ppt

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1、第8章網(wǎng)絡(luò)的頻率特性與諧振現(xiàn)象(1)了解一階RC低通與高通濾波器的特點，掌握幅頻特性與相頻特性的測量方法。(2)掌握電容C在低通與高通網(wǎng)絡(luò)中的不同作用。8.1一階RC網(wǎng)絡(luò)頻率特性的測試1.實驗?zāi)康挠呻娮鑂與電容C串聯(lián)組成的一階RC網(wǎng)絡(luò)，如圖8.1所示。其中圖8.1a所示稱為低通濾波器a）b）圖8.1一階RC網(wǎng)絡(luò)2.實驗原理簡介一階RC網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為式中稱為網(wǎng)絡(luò)的固有角頻率或自然角頻率。(8.1)其幅頻特性為其相頻特性分別為圖8.1b所示電路稱為高通濾波器，其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為幅頻特性與相頻特性分別為(8.2)由式(8.1)與式(8.2)可知，響應(yīng)取自電容C兩端電壓時，電路具有低通特

2、性；而取自電阻R兩端電壓時，電路具有高通特性。對應(yīng)的幅頻特性與相頻特性曲線如圖8.2所示。a）b）c）d）圖8.2一階RC網(wǎng)絡(luò)幅頻與相頻特性當(dāng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的幅值│H(jw)│下降到最大值的=0.707時，所對應(yīng)的角頻率wC稱為截止角頻率，見圖8.2a和c。對應(yīng)wC處的相移分別為-45°和+45°，見圖8.2b和d。一階RC網(wǎng)絡(luò)的截止角頻率與固有角頻率相等，即wC=w0或用頻率表示fC=f0。對于低通濾波器，0~fC的頻率為低通濾波器的通帶；對于高通濾波器，fC~的頻率為高通濾波器的通帶。3.實驗儀器設(shè)備及元件函數(shù)信號發(fā)生器1MHz1臺雙蹤示波器20MHz1臺雙通道交流電壓表1臺交

3、直流電路實驗(接線)箱1臺電阻，電容若干4.預(yù)習(xí)要求(1)復(fù)習(xí)第5章5.2節(jié)有關(guān)幅頻特性與相頻特性的測量方法。復(fù)習(xí)附錄F~附錄H，熟悉信號源與毫伏表及示波器的使用方法。(2)求低、高通濾波器的fC值。5.實驗內(nèi)容根據(jù)預(yù)習(xí)要求(2)給定的元件參數(shù)，參考圖8.1連接實驗電路，信號源輸出U1預(yù)置于1~3V之間。使用毫伏表和示波器測試一階RC網(wǎng)絡(luò)幅頻與相頻特性。將測量數(shù)據(jù)記入表8.1中。注意：在測量過程中應(yīng)做到①要始終保持激勵電壓U1為恒定值。②在附近多取幾個值。③f的取值范圍應(yīng)滿足通帶內(nèi)U2接近U1，而阻帶內(nèi)U2接近0。表8.1一階RC網(wǎng)絡(luò)測量數(shù)據(jù)6.實驗報告要求(1)整理實驗數(shù)據(jù)

4、，將實驗中測出的截止頻率與預(yù)習(xí)中的計算值比較，計算其相對誤差，分析誤差產(chǎn)生的主要原因；(2)根據(jù)表8.1的數(shù)據(jù)，用半對數(shù)坐標(biāo)紙繪制一階RC網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性及相頻特性曲線。思考題(1)測試一階RC網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)時，信號源輸出幅值為什么要恒定？什么原因會導(dǎo)致測量過程中信號源輸出幅值發(fā)生變化？(2)實驗中如何測量網(wǎng)絡(luò)的截止頻率？8.2二階RC網(wǎng)絡(luò)頻率特性的測試(1)了解與掌握網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與其頻率特性的關(guān)系；(2)了解與掌握RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與雙T形網(wǎng)絡(luò)的選頻特性；(3)掌握幅頻特性與相頻特性的測試方法。1.實驗?zāi)康挠呻娮鑂與電容C組成的二階RC網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)比起一階RC網(wǎng)絡(luò)來要復(fù)雜些。本實驗研究兩

5、種典型的二階RC網(wǎng)絡(luò)。(1)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。圖8.3a所示為二階RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)a)b)c)圖8.3RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及其幅頻與相頻特性2.實驗原理簡介其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為（8.3）實驗中通常取令式(8.3)可簡化為幅頻特性與相頻特性分別為RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線與相頻特性曲線參見圖8.3b和c。當(dāng)角頻率為固有角頻率時，幅度取最大值1/3，而相移為0，因此RC串并聯(lián)電路又稱為選頻網(wǎng)絡(luò)。實驗中可根據(jù)激勵電壓與響應(yīng)電壓在處同相位的關(guān)系來確定。(2)雙T形網(wǎng)絡(luò)。圖8.4a所示RC電路稱為雙T形網(wǎng)絡(luò)a)b)c)圖8.4雙T形網(wǎng)絡(luò)及其幅頻與相頻特性其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為代入式(8.4)整理后，其幅頻特性與

6、相頻特性分別為(8.4)雙T形網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線如圖8.4b所示，相頻特性曲線如圖8.4c所示。3.實驗儀器設(shè)備及元件函數(shù)信號發(fā)生器1MHz1臺雙蹤示波器20MHz1臺雙通道交流電壓表1臺交直流電路實驗(接線)箱1臺電阻若干電容若干4.預(yù)習(xí)要求(1)復(fù)習(xí)RC串并聯(lián)理論知識，掌握網(wǎng)絡(luò)函數(shù)表達(dá)式(8.2)中多項式系數(shù)與頻率特性的關(guān)系；(2)圖8.3所示RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中R=2kW，C=0.01mF，計算網(wǎng)絡(luò)的中心頻率f0及上、下截止頻率fC1、fC2。(3)圖8.4所示雙T形網(wǎng)絡(luò)中，R=1kW，C=0.01mF，計算網(wǎng)絡(luò)的中心頻率f0及上、下截止頻率fC1、fC2。5.實驗內(nèi)容(1

7、)根據(jù)預(yù)習(xí)要求(2)給定的元件參數(shù)，參考圖8.3連接實驗電路，信號源輸出U1預(yù)置在1~3V之間。使用毫伏表測試RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輸出U2，使用雙蹤示波器測量周期T以及U2與U1相位的時間差t，將測試數(shù)據(jù)記入表8.2中。(2)根據(jù)預(yù)習(xí)要求(3)給定的元件參數(shù)，參考圖8.4連接實驗電路，信號源輸出U1同內(nèi)容(1)。使用毫伏表測試雙T型網(wǎng)絡(luò)輸出U2，使用雙蹤示波器測量周期T以及U2與U1相位的時間差t。將測試數(shù)據(jù)記入表8.2中。表8.2二階RC網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)6.實驗報告要求(1)整理實驗數(shù)據(jù)，將實驗中測出的各中心頻