電路分析實(shí)驗(yàn)箱--RC選頻網(wǎng)絡(luò)特性測(cè)量
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、熟悉文氏電橋電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用。
2、學(xué)習(xí)用交流電壓表和示波器測(cè)定文氏電橋的幅頻特性和相頻特性。
二、實(shí)驗(yàn)原理
文氏電橋電路是一個(gè)RC的串、并聯(lián)電路，如圖14-1所示，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被廣泛應(yīng)用于低頻振蕩電路中作為選頻環(huán)節(jié)，可以獲得很高純度的正弦波電壓。
圖14-1
1、用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的正弦輸出信號(hào)作為電橋的激勵(lì)信號(hào)U
i，并保持信號(hào)電壓U
i不變的情況下，改變輸入信號(hào)的頻率f，用交流毫伏表或示波器測(cè)出相應(yīng)于各個(gè)頻率點(diǎn)的輸出電壓值U
O，將這些數(shù)據(jù)畫(huà)在以頻率f為橫軸，輸出電壓U
O為縱軸的坐標(biāo)紙上，用一條光滑的曲線連接這些點(diǎn)，該曲線就是電路的幅頻曲線。
文氏電橋的一個(gè)特點(diǎn)是其輸出電壓幅度不僅會(huì)隨輸入信號(hào)的頻率變化，而且會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與輸入電壓同相位的最大值。如圖14-2所示。
圖14-2
由電路分析得知，該網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為
當(dāng)角頻率
時(shí)，則
，此時(shí)，
與
同相。即RC串、并聯(lián)電路具有帶通特性。
2、將上述電路的輸入和輸出分別接入雙蹤示波器的兩個(gè)輸入端YA和YB，改變輸入正弦信號(hào)的頻率，觀察相應(yīng)的輸入和輸出波形的時(shí)延
及信號(hào)的周期T，則兩波形間的相位差為
（輸出相位與輸入相位之差）
將各個(gè)不同頻率下的相位差Ф畫(huà)在以頻率f為橫軸，以相位差Ф為縱軸的坐標(biāo)紙上，用一條光滑的曲線連接這些點(diǎn)，該曲線就是電路的相頻曲線。如圖14-3所示。
圖14-3
由電路分析理論得知，當(dāng)
時(shí)，即
時(shí)，Ф=0，即U
O和U
i同相位，相位差為零。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
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序號(hào) |
名稱 |
型號(hào)與規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
低頻信號(hào)發(fā)生器 |
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1 |
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2 |
交流毫伏表 |
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1 |
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3 |
雙蹤示波器 |
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1 |
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四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟
1、測(cè)量RC串、并聯(lián)電路的幅頻特性。
（1）按圖14-1電路接線，取R=1K，C=0.1μF。
（2）調(diào)節(jié)低頻信號(hào)源的輸出電壓為3V的正弦波，接到圖14-1的輸入端U
i。
（3）改變信號(hào)源頻率f，并保持Ui=3V不變，測(cè)量輸出電壓U
O，記錄數(shù)據(jù)。（可先測(cè)量β=1/3時(shí)的頻率f
0，然后再在f
0左右設(shè)置其它頻率點(diǎn)，測(cè)量U
O）
（4）另選一組參數(shù)，取R=2KΩ，C=0.22μF，重復(fù)上述測(cè)量。
（5）將上述測(cè)量數(shù)據(jù)填入表14-1。
表14-1
R=1KΩ
C=0.1μF |
f(HZ) |
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U0(v) |
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R=200Ω
C=2.2μF |
f(HZ) |
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U0(v) |
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2、測(cè)量RC串、并聯(lián)電路的相頻特性
將圖14-1電路的輸入輸出端（U
i、U
O）分別接至雙蹤示波器的兩個(gè)輸入端YA和YB，改變輸入信號(hào)頻率，觀察不同頻率點(diǎn)處，相應(yīng)的輸入與輸出波形間的時(shí)延τ及信號(hào)周期T，計(jì)算兩波形間的相位差。將數(shù)據(jù)填入表14-2。
表14-2
R=1KΩ
C=0.1μF |
f(Hz) |
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T(ms) |
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τ(ms) |
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相位差Φ |
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R=2KΩ
C=0.22μF |
f(Hz) |
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T(ms) |
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τ(ms) |
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相位差Φ |
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五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
由于低頻信號(hào)源內(nèi)阻的影響，注意在調(diào)節(jié)輸出頻率時(shí)，應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)輸出幅度，使實(shí)驗(yàn)電路的輸入電壓保持不變。
六、預(yù)習(xí)思考題
1、根據(jù)電路的兩組參數(shù)，分別估算文氏電橋的固有頻率。
2、推導(dǎo)RC串并聯(lián)電路的幅頻、相頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制幅頻特性和相頻特性曲線，找出最大值，并與理論計(jì)算值比較。
2、討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
