实验十二 幅频特性和相频特性
一、实验目的：研究ＲＣ串、并联电路的频率特性。 二、实验原理及电路图 1、实验原理
电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时，其正弦稳态响应的性质，一般用电路的网络函数H(j?)表示。当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时，又称为电压传输特性。即：
?UH?j???2?U1
1）低通电路
RH?j??10.707?U1C?U20?0?
图1-1 低通滤波电路 图1-2 低通滤波电路幅频特性
??UU1简单的RC滤波电路如图4.3.1所示。当输入为，输出为2时，构
成的是低通滤波电路。因为：
??U2?U11??1j?C1?j?RCR?j?C ?U1所以：
?U1H?j???2??H?j????????1?j?RCU1
H?j???11???RC?2 4.3.2所示，在??1RCH(j?)是幅频特性，低通电路的幅频特性如图
??时，H(j?)?12?0.707，即U2U1?0.707，通常U2降低到0.707U1时的
角频率称为截止频率，记为?0。 2）高通电路
H?j??C10.707?U1R?U2
0?0?
图2-1 高通滤波电路 图2-2 高通滤波电路的幅频特性
??U2?U1?1?R??j?C????R?j?RC??U11?j?RC
所以：
?Uj?RCH?j???2??H?j????????1?jRCU1
其中H(j?)传输特性的幅频特性。电路的截止频率?0?1RC 高通电路的幅频特性如4.3.4所示 当????时，即低频时
0H?j????RC??1
当????0时，即高频时，
H?j???1。
3）研究RC串、并联电路的频率特性：
?UN(j?)?ｏ??Ui113?j(?RC?)?RC
?uiR C ?C ?A13R ?uo其中幅频特性为：
A(?)?Uo?Ui11232?(?RC?)?RC
图 15-1 相频特性为：
?0f0f?RC??(?)??o??i??arctg31?RC90?
0?90?f幅频特性和相频特性曲线如图15－2所示，幅频特性呈带通特性。 当角频率
??11A(?)?RC时，3，?(?)?0?，
图15-2ｕO与ｕI同相，即电路发生谐振，谐振频率
f0?12?RC。也就是说，
当信号频率为ｆ0时，ＲＣ串、并联电路的输出电压ｕO与输入电压ｕi同相，其大小是输入电压的三分之一，这一特性称为ＲＣ串、并联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。 2、电路图
图1（低通电路）
图2（高通电路）
图3（RC并联）
三、实验环境：
面包板（SYB—130）、两个1k?电阻、两个0.1uF的电容、函数信号发生器、Tek示波器。 四、实验步骤：
1）在面包板上将电路搭建如图1所示。
2）在100Hz和10000Hz间选10组数据，测量不同频率下的输出电压的Vpp和输入与输出间的相位，并记录数据。 3）保存当f=1.59155kHz是的波形图。
4）在面包板上分别将电路搭建如图2，3所示，并重复2）、3）操作。
五、实验数据及分析
f0?1?1.59155kHz2?RC，?0?1*104
1、一阶RC低通网络： （当U2U1?0.707时）
谐振频率f/kHz 0.100 U2的Vpp/V 相位差?/度 5.04 -6.150 1.000 4.08 -34.20 2.000 2.88 -52.96 1.300 3.68 -41.58 5.000 1.52 -69.92 1.500 3.44 -45.00 8.000 1.04 -74.12 1.59155 3.28 -46.65 10.000 0.880 -75.14 谐振频率f/kHz 1.700 U2的Vpp/V 相位差?/度 3.20 -48.41