RC选频网络特性测试

RC选频网络特性测试 RC选频网络特性测试 一、实验目的 1. 熟悉文氏电桥电路和RC双T电路的结构特点及其应用。 2. 学会用交流毫伏和示波器测定以上两种电路的幅频特性和相频特性。 二、原理说明 CR1. 文氏桥电路 1 文氏电桥电路是一个RC的串、 iiRC并联电路，如图18-1所示。该电路 Z1结构简单，被广泛地用于低频振荡电 RCu222Ziuo路中作为选频环节，可以获得很高纯 度的正弦波电压。 用数信号发生器的正弦输出信 图18-1 号作为图18-1 的激励信号u，并保持Uii 值不变的情况下，改变输入信号的频率f， 用交流毫伏表或示波器测出输出端相应于各个频率点下的输出电压U值，将这些数据画在以频率f 为横轴，U为纵轴的坐标纸上，用一oo条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是上述电路的幅频特性曲线。 文氏桥电路的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率而变，而且还会出现一个与输入电压同相位的最大值，如图18-2所示。 uuio/由电路分析得知，该网络的传递函数为 1/3 1,, 3，j(,RC,1/,RC) 1,,,,当角频率时， 0RC0ffU01o,?β?,，此时u与u 图18-2 oiU3i 同相。由图18-2可见RC串并联电 φ 路具有带通特性。 2. 将上述电路的输入和输出分别接到 90? 双踪示波器的Y和Y 两个输入端，改变 fAB0f0输入正弦信号的频率，观测相应的输入和输 出波形间的时延τ及信号的周期T，则两波形 ,90 ? ,间的相位差为φ,×360?,φ,φ(输 oiT 图 18-3 出相位与输入相位之差) 将各个不同频率下的相位差φ画在以f为横轴，φ为纵轴的坐标纸上，用光滑的曲线将这些点连接起来， 即是被测电路的相频特性曲线，如图18-3所示。 11由电路分析理论得知，当ω,ω,，即 f,f,时，φ,0，即u与u同oi00RC2,RC 相位。 3(RC双T电路 RR1213RC双T电路如图18-4所示。 由电路分析可知:双T网络零输出的条件为: CC12111 u，,，C，C,CuiCo1233R3RRR123 24若选R=R=R，C=C=C 1212 R则R,，C,2C33图18-4、双T 选频电路 21,,该双T电路的频率特性为(令 ): 0RC,112R1,()(，) .jC,2,0F ,(),, RjRC2(1,，)11,,2Rj，(，)1,()，4222jCRC2,,,1,, 00 1 当,,,,时，输出幅值等于0，相频特性呈现,90:的突跳。0RC φ 90? F(t) 1 0f 0.707 90? ,ff0 图 18-5 图 18-6 参照文氏桥电路的做法，也可画出双T电路的幅频和相频特性曲线，分别如图18-5 -6所示。 和图18 由图可见，双T电路具有带阻特性。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 函数信号发生器及频率计 1 DG03 2 双踪示波器 1 自备 3 交流毫伏表 0,600V 1 4 RC选频网络实验板 1 DG07 四、实验与步骤 1. 测量RC串、并联电路的幅频特性。 1)利用DG07挂箱上“RC串、并联选频网络”线路，组成图18-1线路。取R=1KΩ， C=0.1 μF; 2)调节信号源输出电压为3V的正弦信号，接入图18-1的输入端; 3)改变信号源的频率f(由频率计读得)，并保持U=3V不变，测量输出电压U(可先iO 测量β=1/3时的频率f，然后再在f左右设置其它频率点测量。) 00 4)取R=200Ω，C=2.2 μF，重复上述测量。 R=1K， f(H) Z C=0.1μF U(V) 0 R=200Ω, f(H) Z C=2.2μF U(V) 0 2. 测量RC串、并联电路的相频特性 将图18-1的输入U和输出U分别接至双踪示波器的Y和Y两个输入端，改变输入i0AB正弦信号的频率，观测不同频率点时，相应的输入与输出波形间的时延τ及信号的周期T。 ,两波形间的相位差为: ,,,，360:,,,oiT R=1KΩ， f (Hz) C=0.1μF T (ms) τ (ms) , R=200Ω， f (Hz) C=2.2μF T (ms) τ (ms) , 3. 测量RC双T电路的幅频特性(参照步骤1)。 4. 测量RC双T电路的相频特性(参照步骤2)。 五、实验注意事项 由于信号源内阻的影响，输出幅度会随信号频率变化。因此，在调节输出频率时，应 同时调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。 六、预习思考题 1、 根据电路参数，分别估算双T电路和文氏桥电路两组参数时的固有频率f。 0 2、 推导RC串并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。 七、实验 1、 根据实验数据，绘制二种电路的幅频特性和相频特性曲线。找出f，并与理论 0计算值比较，分析误差原因。 2、 讨论实验结果。 3、 心得体会及其它。