电路频率特性

东南大学电工电子实验中心

实 验 报 告

课程名称： 电路实验

第 二 次实验

实验名称：电路频率特性的研究 院 （系）：xxxxx 专 业： xxxxx 姓 名： xxxxx 学 号： xxxxx

实 验 室: 实验组别： 同组人员： 实验时间： 2014年3月6日 评定成绩： 审阅教师： 团雷鸣

电路频率特性的研究

一、 实验目的

1. 掌握低通、带通电路的频率特性；

2. 应用Multisim软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数； 3. 应用Multisim软件中的波特仪测试电路的频率特性。

二、 实验原理

(一)：网络频率特性的定义

在正弦稳态情况下，网络的响应向量Y与激励向量X之比称为网络函数。 它可以写为|H(w)|Y|H(jw)|ej(w)

.X

由上式可知，网络函数是频率的函数，其中网络函数的模|H(jw)|与频率的关系称为幅频特性，网络函数的相角(w)与频率的关系称为相频特性，后者表示了响应与激励的相位差与频率的关系。

.

..

(二)：网络频率特性曲线

1） 一阶RC低通电路

(a) RC低通网络

(b) 幅频特性

.

U0

Hj.网络函数：

(c) 相频特性

其模为： 辐角为:

Ui

1/jc1



R1/jC1jRC

Hj

arctanRC

显然，随着频率的增高，|H(jω)|将减小，这说明低频信号可以通过，高频信号被衰

减或抑制。 当ω=1/RC，f称为截止频率f0.

即f0

12w



1

,即U0 /Ui = 0.707.通常把U0降低到0.707 U i时的频率f

2RC

1

2RC

2)二阶RLC带通电路

H(jw)

U

Us

.

.

相频特性曲线：

（1）当f = f0 时，

= 0，电路阻性,产生谐振。 （2）当f f0 时， > 0 ，电路呈电感性。 （3）当f f0 时，

改变电源的频率,使频率为 时，电路处于串联谐振状态. f0UUC

当RLC串联谐振时，0，L，即纯电感和理想电容两端的电压相等。

显然，谐振频率 仅与元件参数LC的大小有关，而与电阻R的大小无关。 Q表示，

LU1QR0即：

USR0RC

可见，当L,C一定时，改变R值就能影响电路的选频特性，即R越小，Q越大，幅频曲线越窄，选频特性越好。

U2

0.707U为了具体说明电路对频率的选择能力，规定幅频特性曲线的1所包含的频

率范围定义为电路通频带，用BW表示.

U20.707U1

.

时的频率分别称为上限频率f2及下限频率f1，则通频带

BW2(f2f1)

显然，BW越小，曲线的峰就越尖锐，电路的选频性能就越好。

Q

Q值与BW得关系为：

2f0BW

当电路的通频带大于信号的频带宽度时，对于信号不产生失真有利，即传送信号的保真度高，但电路的选频性变差。总之，品质因数越高的电路，其通频带越窄，选频特性越好。

3） 二阶RLC低通电路

f0

fmf

三、实验内容

1.测量一阶RC低通电路的频率特性

建立电路图如下示，取R=50Ω

,C=22nF.

测试出的幅频曲线如下图示：

相频曲线如下图示：

f0理论值为

f0

12RC=

1

144.760KHz

2*50*22*10-9

与实际测得的f0=144.765KHZ相差很小，可见，实验做得比较准确，Multism 软件的模拟能力很强。

测得的实验数据如下表所示：

2.测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数

由前原理知：谐振频率f0理论值为：

f0

12LC

33.949

KHz

UR0L1USR0RCQ  品质因数：

1) R=50，电路图如下图示

测得的幅频曲线如下图示：

相频曲线如图示：

电阻R=50，L=1mH,C=22nF,实验数据如下表示：

分析：测得谐振频率f0=33.945KHz,上限截止频率f’’=30.183KHZ;下限截止频率f下=38.139KHZ

BW2(f2f1)

Q

2f0f0

==4.26709 BWf''f'

4.264 可见测量很准确。 又Q理论值Q

2） 电阻改为200  幅频特性曲线：

相频特性曲线为：

分析：测得谐振频率f0=33.945KHZ;上限截止频率f下=21.577KHZ;下限截止频率f下=53.409KHZ

BW2(f2f1)

Q

2f0f0

==1.0663 BWf''f'

1.066 又Q

理论值Q可见测量很准确。

结论：综合R=50与R=200比较得出：

1）从曲线上看，两者的最高点对应横坐标相同，表明谐振频率f0没有变，F0=33.996KHZ; f0’=33.996KHZ,证明了谐振频率的确和R没关系，电路的LC没有发生改变，因此谐振频率也没有变化；

2）两曲线峰的尖锐程度不同，R=50的更尖锐，即曲线更窄；

Q1=4.26709；Q2=1.0663。

验证了当L,C一定时，改变R值就能影响电路的选频特性，即R越小（=50），Q越大，BW越小，幅频曲线越窄，曲线的峰就越尖锐，电路的选频性能就越好，品质因数越大。

3.测量二阶RLC低通电路的频率特性和品质因数 实验电路图如下：

测得的幅频曲线如下图：

相频特性如图示：

实验数据记录如下表：

实验测得f0=33.945KHZ .fm=31.766KHZ Fm理论值：

R2Cfm32.027KHz 2L2LC1

Q|f0=2.1293

2.132 测量准确。 Q

理论值Q

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