实验十二 幅频特性和相频特性

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

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