文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 电路实验电路频率特性的研究

电路实验电路频率特性的研究

电路实验电路频率特性的研究
电路实验电路频率特性的研究

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

1. 网络频率特性的定义

在正弦稳态情况下,网络的响应向量与激励向量之比称为网络函数。它可以写为

)(.

.

|)(|)(H ω?ωωj e j H X

Y ==

激励向量响应向量

由上式可知,网络函数是频率的函数,其中网络函数的模|)(|ωj H 与频率的关系称为幅频特性,网络函数的相角)(ω?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。一个完整的网络频率特性应包括上述两个方面即它的幅频特性和相频特性。

2. 二阶RLC 带通电路

由幅频特性曲线可知,二阶RLC 带通电路具有选频特性,即选择所需要的信号频率(f0),抑制其他信号。选频特性的质量与电路的品质因数Q 有关。品质因数

C

L

R RC 11R

L

Q 00=

=

=

ωω,或220|U U U U Q C L ==ω。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,选频特性越好。习惯上把幅频特性曲线的

707.02

≥C

U U 所包含的频率范围定义为电路的通频带,用B W 表示,即)'''(2B f f W -=π。Q 值与B W 关系为Q

f B W 0

2π=

。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,即传送信号时的保真度高,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. 实验内容

1. 测试一阶RC 低通电路的频率特性 建立如图所示电路。

测试电路的截止频率f 0。

取nF C 22,50R =Ω=。电压设置为1V ,频率设置为1kHz 。

启动模拟程序,点击波特仪读数游标移动按钮,使游标与曲线交点处垂直坐标的读数非常接近0.707,即-20dB/十倍频点对应的网络函数的模值|)(|ωj H ,此时交

点处的水平坐标的读数即为f0的数值。为了提高读数的精度,将水平轴的起始值(I )、终止值(F )即频率范围设置为接近初步测试的f 0的kHz 5±范围,展开测试段的显示曲线,重新启动模拟程序,读出f 0的精确值。

按下相频特性选择按钮,垂直坐标的起始值(I )、终止值(F )即相位角(?)量程设定分别设置为-90和0。重新启动模拟程序,此时交点处的垂直坐标的读数为f0点对应的相位角(?)的数值。

分别测试0.01f 0、0.1f 0、0.5f 0、5f 0、10f 0、100f 0点对应的|)(|ωj H 和?的值。

按下波特仪面板幅频特性选择按钮,设置合适的水平坐标范围,即水平坐标的起始值(I )、终止值(F )设置为被测量的频率点的kHz 5±范围内。启动模拟程序,拖曳读数

游标,使得游标与曲线的交点处的水平坐标为要测试的频率点,则垂直坐标读数为相应的网络函数的模。每测完一个频率点的|)(|ωj H 值,按下波特仪面板上的相频特性选择按钮,重新启动程序,则可测出该频率点所对应的相位角(?)的值,即交点处的垂直坐标的值。

初始启动模拟程序时,估算0f 的值,水平坐标选择范围为kHz Hz 200k 100-,点击波特仪读数游标移动按钮,使游标与曲线交点处垂直坐标的读数非常接近0.707,即-20dB/十倍频点对应的网络函数的模值|)(|ωj H ,此时交点处的水平坐标

的读数即为f0的数值。

实验垂直坐标读数为0.706,0f 的值为145.025kHz 。

将水平轴的起始值(I )、终止值(F )即频率范围设置为接近初步测试的f 0的kHz 5±范围,

展开测试段的显示曲线,重新启动模拟程序,读出f 0的精确值。

水平坐标选择范围为kHz Hz 150k 140-,实验垂直坐标读数为0.707,0f 的值为144.724kHz 。相位角?为 008.45-。

实验中的相频曲线图如下。

幅频曲线无法显示出来。

绘制相频特性曲线如下:

绘制幅频特性曲线如下:

分析:

从一阶RC低通电路的幅频特性曲线和相频特性曲线上可以看出,当频率较低时,从U2所获得的电压对U1电压具有很高的保真性,而当频率较高时,U2获得的电压便很低,可见一阶RC低通电路具有很好的通低频和选低频的性质。

2.测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数

建立如图所示电路。

1.将相频特性测试的垂直坐标起始值(I )、终止值(F )分别设置为-90和90,测试谐振频率f 0、上限截止频率f 上和下限截止频率f 下。

2.分别测试0.001f 0、0.01f 0、0.1f 0、0.5f 0、f 下、f 0、f 上、5f 0、10f 0、100f 0、1000f 0点所对应的网络函数的模|)(|ωj H 、相位角?,利用公式))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π和

2/U U Q cm =(cm U 为谐振时电容上的电压值)计算Q 值,并与理论值进行比较。

3.将电阻改为200Ω,重复上述实验,并分析两者的差别。

实验数据如下表。

取nF C mL 22,1L ,50R ==Ω=。

实验中幅频特性曲线无法显示:

实验中相频特性曲线:

绘制幅频特性曲线如下:

绘制相频特性曲线如下:

将上面的电阻改为Ω=200R 。

实验中幅频特性曲线无法显示:

实验中相频特性曲线:

绘制幅频特性曲线:

绘制相频特性曲线:

分析: 谐振频率LC

f 1

0=

为33.93kHz ,上f =38.17kHz ,下f =30.18kHz 。 nF C mL 22,1L ,50R ==Ω=时,

))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π 676.0)

18.3017.38(295.330=-==

πW B f Q 2/U U Q cm =

谐振时,测得V 19.8=cm U ,V U 04.22=。

639.004

.2219

.822==?=

ππU U Q cm

理论值:

679.050

93

.33==

=

R

L

Q ω 用公式))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π和2/U U Q cm =计算所得结果和理论的分析所得结果十分接近,可见,实验是成功的。两者的误差分别为

))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π

%442.0%100679

.0676

.0679.0=?-=

误差

2/U U Q cm =

%89.5%100679

.0639

.0679.0=?-=

误差

第二种方法的误差有点大,但可能与实验过程中的读数等操作有关,因为在实验中是用示波器读出cm U 和2U 的值,可能误差较大。 测试波形如下:

nF C mL 22,1L ,200R ==Ω=时,

))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π 170.0)

54.2129.53(294

.330=-==

πW B f Q

2/U U Q cm =

谐振时,测得V 07.2=cm U ,V U 95.12=。

169.095

.1207

.222==?=

ππU U Q cm

理论值:

1697.0200

93

.33==

=

R

L

Q ω 用公式))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π和2/U U Q cm =计算所得结果和理论的分析所得结果十分接近,可见,实验是成功的。两者的误差分别为

))(2(/Q 0下上f f B B f W W -?==π

%177.0%1001697

.01697

.0170.0=?-=

误差

2/U U Q cm =

%412.0%100169

.0169

.01697.0=?-=

误差

由计算结果可以看出,两种方法的误差都很小。 测试波形如下:

Ω=200R 与Ω=50R 的二阶RLC 带通电路的差别:

由实验结果可以看出,当L 、C 一定时,改变R 值就能影响电路的选频特性。R 越小,Q 越

大,选频特性越好,保真度低。反之,R 越大,Q 值就越小,电路的选频特性也就越差,但是电路对信号的保真度也就越高。

3. 测试二阶RLC 低通电路的频率特性和品质因数

建立电路图如下。

1. 将幅频特性测试的垂直坐标起始值(I )、终止值(F )分别设置为0和5,相频特性测试

的垂直坐标起始值(I )、终止值(F )分别设置为-180和0.,测试m f 和谐振频率0f 。 2. 测试0.001f 0、0.01f 0、0.1f 0、0.5f 0、f 0、5f 0、10f 0、100f 0点所对应的网络函数的模|)(|ωj H 、

相位角?,并计算出品质因数0|Q f ,并与理论值进行比较。 实验数据如下表。

取nF C mL 22,1L ,100R ==Ω=。

实验中的幅频特性曲线无法显示:

实验中的相频特性曲线:

绘制幅频特性曲线:

绘制相频特性曲线:

分析:

kHz f m 73.31= kHz f 94.330= 131.2|Q 1

2

0==

U U f 132.2100

93

.332=?=

=

πωR

L

理论值

计算所得结果与理论值十分接近,因此实验是成功的。误差为:

%047.0%100132

.2131

.2132.2=?-=

误差

误差很小。

总结:

通过以上实验,我们可以看出,二阶RC 低通电路的幅频特性曲线衰减速率比一阶RC 低通电路的幅频特性曲线的衰减速率快。

对二阶RLC 带通电路来说,品质因数Q 值越大,电路的选频特性越好。当L 、C 一定时,通过改变R 值,可以改变品质因数Q 值。R 值变大,Q 值则变小。

四、思考题

1. 电路中输入信号源起什么作用?改变信号源的参数对测试结果有无影响? 答: 电路中的输入信号源的作用是给电路提供信号输入,对一阶RC 低通电路、二阶RLC 带通电路和二阶RLC 低通电路的测试提供一定频率交流信号的输入,使得电路工作,这样波特仪才能工作。改变信号源的参数对测试结果没有影响。因

为信号源在这里只是给电路提供电源,它的电压的改变,不会影响|)

H的值,

| j

(

它频率的影响也不会对波特仪所测试的结果有影响。

电路频率特性讲解

东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称:电路 第四次实验 实验名称:电路频率特性(EDA) 院(系):专业:电班 姓名:学号: 实验室: 实验组别: 同组人员:实验时间: 评定成绩:审阅教师: 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 研究电路的频率特性,即是分析研究不同频率的信号作用于电路所产生的响应函数与激励函数的比值关系。通常情况下,研究具体电路的频率特性,并不需要测试构成电路所有元件上的响应与激励之间的关系,只需要研究由工作目的所决定的某个元件或支路的响应与激励之间的关系。本实验主要研究一阶RC 低通电路,二阶RLC 低通、带通电路的频率特性。 (一):网络频率特性的定义 电路在一个正弦电源激励下稳定时,各部分的响应都是同频率的正弦量,通过正弦量的相量,网络函数|()|H jw 定义为:. ().|()||()|j w Y H w H jw e X ?== 其中Y 为输出端口的响应,X 为输入端口的激励。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 低通网络 网络函数: 其模为: 辐角为: 显然,随着频率的增高,|H(j ω)|将减小,即响应与激励的比值减小,这说明低频信号可以通过,高频信号被衰减或抑制。 4590 (a) RC低通网络(b) 幅频特性 (c) 相频特性 ()H j ω()) RC ?ω=().0.1/1 1/1i U j c H j R j C j RC U ωωωω=== ++

RLC电路的动态和频率特性综合研究

RLC电路的动态和频率特性综合研究 ——电路分析研讨 学院:电子信息工程学院

RLC 电路的动态特性和频率特性综合研究 谐振频率和电压的关系 谐振频率的概念 如图所示,二阶RLC 串联电路,当外加正弦电压源的为某一个频率时, 端口阻抗 呈现为纯电阻性,称电路对外加信号频率谐振。 1:以输入电压为参考相量,写出谐振时各电压的幅度和相位。用仿真软件测量 谐振时各电压有效值。改变电阻值分别为10、20、30时,仿真测量各电压有 效值有什么变化? 对图1所示的RLC 串联组合,可写出其阻抗为: R j(wL 三)R j(X L X C ) R jX wC 1 谐振的条件是复阻抗的虚部为零,即: X L X C =O , w L = wC , w 丄 f 1_ 可解得: LC 或 2 LC (1)理论值分析: 我们在此取 V 2CM f 10KHz L 1 1mH C 1 253nF 然后通过改变电阻F 来研究各电压有效值的变化 ①电阻值R=10时, 谐振角频率为0 Z R jwL 1 jwC 1 图1

I V V 2A 1 R jwL 1R v I jwC C j2 fC V L I j2 fL j125.66V V R I R20V ②电阻值R=20时 I V V 1A 1 R jwL 1R V I jwC C j2 fC j125.81V V L I j2 fC j 62.83V V R ②电阻值R=30时 , v V 2 A I A R jwL 1 R 3I V C jwC j2 fC V L I j2 fC j41.89V j 62.91V I R 20V j41.94V R 20V (2)电路仿真如下: ①电阻值R=10时 2?3r*F 1 mH (^^20W1DkHz/0Deg ----------------- Il “羽Al

【BIT】1.4+交流电路频率特性

实验1.4 交流电路的频率特性 实验目的: ●探究实验参数对测量值的误差影响。 ●探究不同测量方案对测量值的误差影响。 ●探究串联谐振和并联谐振的不同特性。 实验内容: EDA仿真分析所设计的方案的可行性。并列出电路参数(R,L,C)用于实验验证。 提示:参数包括R.L.C的值和电源电压U的大小对实验测量误差的影响。 可以选择且不局限于以下参数分析: U=1V;2V;3V..。 R=10Ω;30Ω;51Ω;100Ω…。 L=9mH;1mH;500uH…。 C=33nF;10nF;33uF…。 谐振点的测量方法参考:示波器观察李沙育图像φ=0;万用表测量UX=0(UX=UC-L);示波器观察电压电流同相位;万用表测量UR最大…对比哪种方 法测量误差更小?哪种方案好? 自行设计并联谐振测量参数和方案。 按照仿真的结论和结果列出元器件清单。 到实验室接线验证设计方案和电路参数的可行性。 思考总结:仿真和实验对比分析,总结存在的问题及解决方法。 实验1.4.1 硬件实验 1.实验目的 (1)掌握RLC串联电路的谐振现象、特点及元件参数对电路频率特性的影响。 (2)了解RC串并联电路的选频特性。 (3)熟悉功率函数发生器、示波器和交流毫伏表的使用。 2.实验预习要求 (1)阅读实验1.1附录及本实验附录,了解功率函数发生器、交流毫伏表和双踪示波器的使用方法。 (2)能否用万用表测量本实验中各交流电压?为什么? (3)掌握RLC串联电路的频率特性。 在图1.4.1中,若功率函数发生器输出电压有效值U=2V,R=51Ω、C=33nF、L= 9mH、线圈电阻r L =0.7Ω(由于各实验板上电感线圈的电感、线圈电阻各不相等,此处取近似值),

实验四 控制系统频率特性的测试(实验报告)

实验四 控制系统频率特性的测试 一. 实验目的 认识线性定常系统的频率特性,掌握用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法,根据开环系统的对数频率特性,确定系统组成环节的参数。 二.实验装置 (1)微型计算机。 (2)自动控制实验教学系统软件。 三.实验原理及方法 (1)基本概念 一个稳定的线性定常系统,在正弦信号的作用下,输出稳态与输入信号关系如下: 幅频特性 相频特性 (2)实验方法 设有两个正弦信号: 若以)(t x ω为横轴,以)(y t ω为纵轴,而以t ω作为参变量,则随t ω的变化,)(t x ω和 )(y t ω所确定的点的轨迹,将在 x--y 平面上描绘出一条封闭的曲线(通常是一个椭圆)。这 就是所谓“李沙育图形”。 由李沙育图形可求出Xm ,Ym ,φ,

四.实验步骤 (1)根据前面的实验步骤点击实验七、控制系统频率特性测试菜单。 (2)首先确定被测对象模型的传递函数, 预先设置好参数T1、T2、ξ、K (3)设置好各项参数后,开始仿真分析,首先做幅频测试,按所得的频率范围由低到高,及ω由小到大慢慢改变,特别是在转折频率处更应该多取几个点 五.数据处理 (一)第一种处理方法: (1)得表格如下: (2)作图如下: (二)第二种方法: 由实验模型即,由实验设置模型根据理论计算结果绘制bode图,绘制Bode图。

(三)误差分析 两图形的大体趋势一直,从而验证了理论的正确性。在拐点处有一定的差距,在某些点处也存在较大的误差。 分析: (1)在读取数据上存在较大的误差,而使得理论结果和实验结果之间存在。 (2)在数值应选取上太合适,而使得所画出的bode图形之间存在较大的差距。 (3)在实验计算相角和幅值方面本来就存在着近似,从而使得误差存在,而使得两个图形之间有差异 六.思考讨论 (1)是否可以用“李沙育”图形同时测量幅频特性和想频特性 答:可以。在实验过程中一个频率可同时记录2Xm,2Ym,2y0。 (2)讨论用“李沙育图形”测量频率特性的精度,即误差分析(说明误差的主要来源)答:用“李沙育图形”测量频率特性的精度从上面的分析处理上也可以看出是比较高的,但是在实验结果和理论的结果之间还是存在一定的差距,这些误差主要来自于从“李沙育图形”上读取数据的时候存在的误差,也可能是计算机精度方面的误差。 (3)对用频率特性测试系统数学模型方法的评测 答:用这种方法进行此次实验能够让我们更好地了解其过程,原理及方法。但本次实验的数据量很大,需要读取较多坐标,教学软件可以更智能一些,增加一些自动读取坐标的功能。 七.实验总结 通过本次实验,我加深了对线性定常系统的频率特性的认识,掌握了用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法。使我把书本知识与实际操作联系起来,加深了对课程内容的理解。在处理数据时,需要进行一定量的计算,这要求我们要细心、耐心,作图时要注意不能用普通坐标系,而是半对数坐标系进行作图。

《模拟电子技术基础》第三版习题解答第5章放大电路的频率响应题解

第五章 放大电路的频率响应 自 测 题 一、选择正确答案填入空内。 (1)测试放大电路输出电压幅值与相位的变化,可以得到它的频率响应,条件是 。 A.输入电压幅值不变,改变频率 B.输入电压频率不变,改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化 (2)放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 ,而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。 A.耦合电容和旁路电容的存在 B.半导体管极间电容和分布电容的存在。 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适 (3)当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时,放大倍数的值约下降到中频时的 。 倍 倍 倍 即增益下降 。 (4)对于单管共射放大电路,当f = f L 时,o U 与i U 相位关系是 。

A.+45? B.-90? C.-135? U 与i U 的相位关系是。 当f =f H时, o A.-45? B.-135? C.-225? 解:(1)A (2)B,A (3)B A (4)C C 二、电路如图所示。已知:V C C=12V;晶体管的Cμ=4pF,f T= 50MHz, r=100Ω, 0=80。试求解: ' bb A ; (1)中频电压放大倍数 u sm C; (2)' (3)f H和f L; (4)画出波特图。 图

解:(1)静态及动态的分析估算: ∥178 )(mA/V 2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV 26) 1(V 3mA 8.1)1(A μ 6.22c m be e b'i s i sm T EQ m b be i e b'bb'be EQ e b'c CQ CC CEQ BQ EQ b BEQ CC BQ R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u (2)估算' C : pF 1602)1(pF 214π2) (π2μc m ' μT e b'0 μπe b'0 T C R g C C C f r C C C r f (3)求解上限、下限截止频率: Hz 14)π(21 kHz 175π21 567)()(i s L ' πH s b b'e b'b s b b'e b' C R R f RC f R r r R R r r R ∥∥∥ (4)在中频段的增益为 dB 45lg 20sm u A

电容电感的频率特性

电感电容的频率特性 结论 电感:通直流阻交流,通低频阻高频,其感抗XL=wL; 电容:通交流阻直流,通高频阻低频,其容抗Xc=1/wC 。(匹配要点) 电感越大,阻抗越大,交流信号更不易通过;电容越大,阻抗越小,交流信号更易通过。 当工作频率达到电感(电容)的自谐振频率(w=√LC),对电流的阻抗Z最大(最小)。 磁珠 对低频基本没什么衰减(相当于电感),对高频有较强衰减。 解释 1、当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,频率越高,自感电动势越大,线圈阻抗越大。 采用容抗公式分析电容,当频率越高,容抗(阻抗)越小,高频更容易通过。 2、电容器有一个充放电的时间问题。当交流电的正半周,给电容器充电的瞬间,电路是有电流流过的,相当于通路,一旦电容器充电完毕,则电路就没有电流流过了,相当于断路。当交流电的负半周到来时,又将产生电流,先抵消掉原来充在电容上的那个相反的电荷,在继续充电至充满。 现在假设电容器需要的充电时间t一定,则 (1)当一个频率较高的交流电正半周结束时,假设电容器容量够大,还未充满电,负半周就到来了,则这电路会一直流着电流,相当于这电容器对这个高频的交流电来说,是通路的。 (2)如果这个交流电的频率较低,正半周将电容器充满电荷以后,负半周仍未到来,则电流会在中途断流,则电容器对于这个低频的交流电来说,就不是完全通路了,只是有一定的阻抗 (3)如果充电的时间相对于那个频率的交流电的半周期来讲,是极短的,那么电容器就可以认为完全断路,没有电流流过。 阻抗概念 1、在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部为电阻,虚部为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电

实验四 系统频率特性测量(模拟实验)

实验四 系统频率特性测量 一、实验目的 1.加深了解系统及元件频率特性的物理概念。 2.掌握系统及元件频率特性的测量方法。 二、实验仪器 1.EL-AT-II 型自动控制系统实验箱一台 2.计算机一台 三、实验原理 1.模拟电路图 若输入信号U1(t )=U1sin ωt,则在稳态时,其输出信号为U2(t )=U2sin (ωt+ψ),改变输入信号角频率ω值,便可测得二组U2/U1和ψ随ω变化的数值,这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 图4-1为二阶系统的模拟电路图,它是由惯性环节、积分环节和比例环节组成。图4-2为图4-1的方框原理图,图中2321211 2 ,,C R T C R T R R K === 。 图4-1 二阶系统的模拟电路 图4-2 二阶系统原理图

由图4-1求得二阶系统的闭环传递函数为: 2 11 22 122 2112)()()(T T K T s s T T K K s T s T T K s U s U s ++=++== φ 典型二阶系统的闭环传递函数为: 2 2 22)(n n n s s s ωζωωφ++= 对比可得:21T T K n =ω,K T T 124=ζ 若令s T 2.01=,s T 5.01=,则K n 10=ω,K 625.0=ζ 由上式可知,调节开环增益K 的值,就能同时改变系统阻尼比ζ和无阻尼自然频率n ω的值,我们可以改变k 的值,令系统处于稳定状态下。 当625.0>K ,10<<ζ,系统处于欠阻尼状态,当625.0=K ,1=ζ,系统处于临界阻尼状态, 当625.0ζ,系统处于过阻尼状态。 四、实验步骤 1.连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 2.启动计算机,在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 测频率图 4.选中 [实验课题→系统频率特性测量→手动方式] 菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。参数设置完成后点确认等待观察波形,如图4-4所示。 图4-4 手动方式测量波特图

一阶RC电路频率特性的研究实验报告

北京交通大学电子信息工程学院2011~2012 实验报告 实验题目:一阶RC电路频率特性的研究。 实验内容及结果: 1.低通电路的研究 实验电路: 实验数据: 低通电路数据 频率电平频率 a b 相位差100 -0.1 100 0.6 4.8 7.1808 300 -0.9 200 1.2 4.4 15.8266 475 -2 300 1.9 4.2 26.8965 560 -2.5 400 2.2 4 33.367 641 -3 500 2.4 3.6 41.8103 704 -3.5 600 2.4 3.2 51.3752 788 -4 700 2.4 3 53.1301 849 -4.5 800 2.4 2.8 58.9973 926 -5 1000 2 2.4 56.4427 1000 -5.5 2000 3.2 3.4 70.2501 1072 -6 3000 2.1 2.2 72.6586 1149 -6.5 5000 1.2 1.2 90 1240 -7 1340 -7.5 1430 -8 1520 -8.5 1600 -9 1660 -9.5 1860 -10 2400 -12 3040 -14 3780 -16 4700 -18 5000 -19

电平图: 相位差图:

2.高通电路研究 实验数据: 高通电路数据 频率电平频率 a b 相位差5000 0 5000 0.6 4.6 7.4947 1500 -0.4 4000 0.8 4.6 10.0154 1200 -0.8 3000 1 4.5 12.8396 1030 -1 2000 1.4 4.5 18.1262 899 -1.4 1000 2 4 30 740 -2 600 2.4 3.2 48.5904 663 -2.4 500 2.4 3.1 50.732 588 -3 400 2.1 2.4 61.045 532 -3.5 300 2 2.1 72.2472 481 -4 100 0.8 0.8 90 440 -4.5 400 -5 372 -5.5 344 -6 339 -6.5 325 -7 261 -8 227 -9 200 -10 165 -11 100 -16

实验二典型环节频率特性的测试

实验二 典型环节频率特性的测试 一、实验目的 1. 掌握典型环节频率特性曲线的测试方法。 2. 根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。 二、实验设备:TKKL-1实验箱一台,超低频示波器一台。 三、实验内容 1. 惯性环节的频率特性测试。 2. 由实验测得的频率特性曲线求传递函数。 四、实验原理 1. 系统的频率特性 一个稳定的线性系统,在正弦信号作用下,它的稳态输出是与输入信号同频率的正弦信号,振幅与相位一般与输入信号不同。测取不同频率下系统的输出、输入信号的幅值比和相位差,即可求得这个系统的幅频特性和相频特性。设输入信号t X t x m ωωsin )(=,则输出信号为)sin()()sin()(?ωω?ωω+=+=t j G Xm t Y t y m 。 幅频特性 Xm Ym j G =)(ω, 相频特性 )()(ω?ω=∠j G 2. 频率特性测试——李沙育图形法 将)(t x ω、)(t y ω分别输入示波器的X 、Y 轴,可得如下李沙育图形如图5-1。 ①幅频特性测试: 由 m m m m X Y X Y j G 22)(= = ω,有 m m X Y A L 22lg 20)(lg 20)(==ωω(d B ) 改变输入信号的频率,即可测出相应的幅值比,测试原理示意图如图5-2。 . 图5-1 李沙育图形 图5-2 幅频特性测试图 ②相频特性测试: ?? ?+==)sin()(sin )(?ωωωωt Y t y t X t x m m , 当0=t ω时,? ??==?sin )0(0 )0(m Y y x

有m m Y y Y y 2) 0(2sin )0(sin )(1 1 --==ω? 其中,)0(2y 为椭圆与Y 轴相交点间的长度, 上式适用于椭圆的长轴在一、三象限;当椭圆的 长轴在二、四象限时相位?的计算公式变为 图5-3相频特性测试图(李沙育法) 相频特性记录表 3. 惯性环节:电路如图5-4,传递函数为 1 02.01 1)()()(+= +== s Ts K s u s u s G i o 假设取C=0.1uF ,R 1=100K ,R 2=200K , 则系统的转折频率为T f T π2/1==7.96Hz 。 图5-4惯性环节测试电路 (C R T 2=) 五、实验步骤 1.在实验箱上搭建惯性环节电路如图5-4,并接入比例环节。输入信号源,电路和信号源输出接示波器。在不致输出饱和的情况下,输入信号尽量大一些,测试输入信号的幅度(用2Xm 表示)。测试时将示波器扫描和幅值衰减档置校准位置,读出格数再转化为电压,此后,应不再改变输入信号的幅度。为读数方便,在读2Xm 、2Ym 时,可将示波器X 轴增益调到0,使光点在荧光屏上只作垂直运动。 2.调节函数信号发生器使频率由低到高(1~15Hz )变化,测量对应的)0(2y 、2Xm 、2Ym ,数据填入表格,在转折频率附近可以多测量几点。 3.由]2/)0(2[sin ]/)0([sin )(11m m Y y Y y --==ω?绘制对数相频特性曲线。 4.根据)2/2lg(20)(m m X Y L =ω绘制对数幅频特性曲线。 5.将绘制后的波特图与准确的波特图进行对比,分析误差原因。 六、实验报告要求 1. 写出被测环节的传递函数,画出相应的模拟电路图。 2. 把实验数据和计算数据填入表格,记录李沙育图形形状和光点运动方向。 3.绘制被测环节的幅频、相频Bode 图,分析实测Bode 图产生的误差。 七、思考题: 1. 在实验中如何确定转折角频率? 2. 用示波器测试相频特性时,若把信号发生器的正弦信号送入Y 轴,系统输出信号送至X 轴,李沙育图形会怎样变化? m Y y 2) 0(2sin 180)(1 0--=ω?

放大电路的频率特性

返回>> 第三章 放大电路的频率特性 通常,放大电路的输入信号不是单一频率的正弦信号,而是各种不同频率分量组成的复合信号。由于三极管本身具有电容效应,以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容和旁路电容),因此,对于不同频率分量,电抗元件的电抗和相位移均不同,所以,放大电路的电压放大倍数A u 和相角φ成为频率的函数。我们把这种函数关系称为放大电路的频率特性。 §1频率特性的一般概念 一、频率特性的概念 以共e 极基本放大电路为例,定性地分析一下当输入信号频率发生变化时,放大倍数将怎样变化。 在中频段,由于电容可以不考虑,中频A um 电压放大倍数基本上不随频率而变化。ο 180=?,即无附加相移。对共发射极放大电路来说,输出电压和输入电压反相。 在低频段,由耦合电容的容抗变大,电压放大倍数A u 变小,同时也将在输出电压和输入电压间产生相移。我们定义:当放大倍数下降到中频 率放大倍数的0.707倍时,即 2um ul A A =时的频率称为下限频率f l 对于高频段。由于三极管极间电容或分布电容的容抗在低频时较大,当频率上升时,容抗减小,使加至放大电路的输入信号减小,输入电压减小,从而使放大倍数下降。同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。同样我们定义:当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707 倍时,即2um uh A A =时的频率为上限频率f h 。 共e 极的电压放大倍数是一个复数, ?<=? u u A A 其中,幅值A u 和相角?都是频率的函数,分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。 我们称上限频率与下限频率之差为通频带。

l h bw f f f -= 表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力,它是放大电路的重要技术指标之一。 二、线性失真 由于通频带不会无穷大,因此对于不同频率的信号,放大倍数的幅值不同,相位也不同。当输入信号包含有若干多次谐波成分时,经过放大电路后,其输出波形将产生频率失真。由于它是电抗元件产生的,而电抗元件又是线性元件,故这种失真称为线性失真。线性失真又分为相频失真和幅频失真。 1.相频失真 由于放大器对不同频率成分的相位移不同,而使放大后的输出波形产生了失真。 2.幅频失真 由于放大器对于不同频率成分的放大倍数不同,而使放大后的输出波形产生了失真。 线性失真和非线性失真本质上的区别:非线性失真产生新的频率成分,而线性失真不产生新的频率成分。 §2三极管的频率参数 影响放大电路的频率特性,除了外电路的耦合电容和旁路电容外,还有三极管部的级间电容或其它参数的影响。前者主要影响低频特性,后者主要影响高频特性。 一、三极管的频率特性 中频时,认为三极管的共发射极放大电路的电流放大系数β是常数。实际上

系统频率特性的测试实验报告

东南大学自动化学院课程名称:自动控制原理实验 实验名称:系统频率特性的测试 姓名:学号: 专业:实验室: 实验时间:2013年11月22日同组人员: 评定成绩:审阅教师:

一、实验目的: (1)明确测量幅频和相频特性曲线的意义; (2)掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法; (3)利用幅频曲线求出系统的传递函数; 二、实验原理: 在设计控制系统时,首先要建立系统的数学模型,而建立系统的数学模型是控制系统设计的重点和难点。如果系统的各个部分都可以拆开,每个物理参数能独立得到,并能用物理公式来表达,这属机理建模方式,通常教材中用的是机理建模方式。如果系统的各个部分无法拆开或不能测量具体的物理量,不能用准确完整的物理关系式表达,真实系统往往是这样。比如“黑盒”,那只能用二端口网络纯的实验方法来建立系统的数学模型,实验建模有多种方法。此次实验采用开环频率特性测试方法,确定系统传递函数。准确的系统建模是很困难的,要用反复多次,模型还不一定建准。另外,利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统,用Bode 图设计控制系统就是其中一种。 幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比,即)()(ωωi o U U A =。测幅频特性时, 改变正弦信号源的频率,测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。 测相频有两种方法: (1)双踪信号比较法:将正弦信号接系统输入端,同时用双踪示波器的Y1和Y2测量系统的输入端和输出端两个正弦波,示波器触发正确的话,可看到两个不同相位的正弦波,测出波形的周期T 和相位差Δt ,则相位差0360??=ΦT t 。这种方法直观,容易理解。就模拟示波 器而言,这种方法用于高频信号测量比较合适。 (2)李沙育图形法:将系统输入端的正弦信号接示波器的X 轴输入,将系统输出端的正弦信号接示波器的Y 轴输入,两个正弦波将合成一个椭圆。通过椭圆的切、割比值,椭圆所在的象限,椭圆轨迹的旋转方向这三个要素来决定相位差。就模拟示波器而言,这种方法用于低频信号测量比较合适。若用数字示波器或虚拟示波器,建议用双踪信号比较法。 利用幅频和相频的实验数据可以作出系统的波Bode 图和Nyquist 图。 三、预习与回答: (1)实验时,如何确定正弦信号的幅值?幅度太大会出现什么问题,幅度过小又会出现什 么问题? 答:根据实验参数,计算正弦信号幅值大致的范围,然后进行调节,具体确定调节幅值时,首先要保证输入波形不失真,同时,要保证在频率较大时输出信号衰减后人能够测量出来。如果幅度过大,波形超出线性变化区域,产生失真;如果波形过小,后续测量值过小,无法精确的测量。

频率特性测试仪(精)

频率特性测试仪 摘要:本频率特性测量仪以 MSP430单片机为控制核心,由信号源、被测双 T 网络、检波电路、检相电路及显示等功能模块组成。其中,检波电路、检相电路由过零比较器、鉴相器、有效值检波器、 A/D、 D/A转换器等组成;被测网络采用带自举功能的有源双 T 网络;同时本设计还把 FPGA 作为 MCU 的一个高性能外设结合起来, 充分发挥了 FPGA 的高速信号处理能力和 MCU 的复杂数据分析能力;通过DDS 可手动预置扫频信号并能在全频范围和特定频率范围内为自动步进测量, 在数码管上实现频率和相位差的显示, 以及实现了用示波器观察幅频特性和相频特性。 关键词:单片机; DDS ;幅频特性;相频特性 一、方案比较与论证 1. 方案论证与选择 (1系统总体方案描述 该系统以单片机和 FPGA 为控制核心,用 DDS 技术产生频率扫描信号,采用真有效值检测器件 AD637测量信号幅度。在 FPGA 中,采用高频脉冲计数的方法测量相位差,经过单片机运算,可得到 100 Hz ~100 kHz 中任意频率的幅频特性和相频特性数据, 实现在该频段的自动扫描, 并在示波器上同时显示幅频和相频特性曲线。用键盘控制系统实现各种功能, 并且在 LCD 同步显示相应的功能和数据。系统总体设计框图如图 1所示。

图 1 系统总体框图 (2扫描信号源发生器 方案一:采用单片函数发生器。其频率可由外围电路控制。产生的信号频率 稳定度低,抗干扰能力差,灵活性差。 方案二:采用数字锁相环频率合成技术。但锁相环本身是一个惰性环节, 频率转换时间长, 整个测试仪的反应速度就会很慢 , 而且带宽不高。其原理图如图 2所示: 图 2 PPl原理图 方案三:采用数字直接频率合成技术 (DDFS。以单片机和 FPGA 为控制核心 , 通过相位累加器输出寻址波形存储器中的数据 , 以产生固定频率的正弦信号。该方案实现简单,频率稳定,抗干扰能力强。其原理图如图 3所示:

RC一阶电路(动态特性 频率响应)研究

9 RC 一阶电路(动态特性 频率响应) 一个电阻和一个电容串联起来的RC 电路看起来是很简单的电路。实际上其中的现象已经相当复杂,这些现象涉及到的概念和分析方法,是电子电路中随处要用到的,务必仔细领悟。 9.1 零输入响应 1.电容上电压的过渡过程 先从数学上最简单的情形来看RC 电路的特性。在图9.1 中,描述了问题的物理模型。假定RC 电路接在一个电压值为V 的直流电源上很长的时间了,电容上的电压已与电源相等(关于充电的过程在后面讲解),在某时刻t 0突然将电阻左端S 接地,此后电容上的电压会怎么变化呢?应该是进入了图中表示的放电状态。理论分析时,将时刻t 0取作时间的零点。数学上要解一个满足初值条件的微分方程。 看放电的电路图,设电容上的电压为v C ,则电路中电流 dt dv C i C =, 依据KVL 定律,建立电路方程: 0=+dt dv RC v C C 初值条件是 ()V v C =0 像上面电路方程这样右边等于零的微分方程称为齐次方程。 设其解是一个指数函数: ()t C e t v S K = K 和S 是待定常数。 代入齐次方程得 0=KS +K S S t t e RC e 约去相同部分得 0=S +1RC 于是 RC 1-=S 齐次方程通解 ()RC t C e t v -K = 还有一个待定常数K 要由初值条件来定: ()V K Ke v C ===00 最后得到: () t RC t C Ve Ve t v --==

在上式中,引入记号RC =τ,这是一个由电路元件参数决定的参数,称为时间常数。它有什么物理意义呢? 在时间t = τ 处, ()V V Ve v 0.368=e ==-1-C τττ 时间常数 τ是电容上电压下降到初始值的1/e =36.8% 经历的时间。 当t = 4 τ 时,()V v 0183.0=4C τ,已经很小,一般认为电路进入稳态。 数学上描述上述物理过程可用分段描述的方式,如图9.1 中表示的由V 到0的“阶跃波”的输入信号,取开始突变的时间作为时间的0点,可以描述为: ()()0=S ≤t V t v 对 ;()()00=S ≥t t v 对。 [练习.9.1]在仿真平台上打开本专题电路图,按图中提示作出“零输入响应”的波形图。观察电容、电阻上输出波形与输入波形的关系,由图上读出电路的时间常数值,与用电路元件值计算结果比较。 仿真分析本专题电路 得到波形图如图9.2 所示。 在0到1m 这时间内,电压源值为V ,在时刻1m 时电压源值突然变到0。仿真平台在对电路做瞬态分析之前,对电路作了直流分析,因此图中1m 以前一段波形只是表明电路已经接在电压源值为V “很长时间”后的持续状态。上面理论分析只适用于1m 以后的时间过程。时刻1m 是理论分析的时间“零”点。图上看到,电容上的电压随时间在下降,曲线的样子是指数下降曲线的典型模样。由v C 曲线找到电压值为0.368V 的地方,读出它的时刻值(=2m ),即可求到电路的时间常数是1m (1毫秒)。 图中也画出电阻上电压变化曲线。观察,发现在1m 以前,电阻电压为0,在时刻1m ,电阻电压突变到 -V ,然后逐渐升到0。怎样理解这个过程呢? 2.电阻上电压的过渡过程 虽然专题电路图中取电阻的电压时是由电阻直接落地的电路得到的,但电路元件参数是相同的,该电阻上的电压应和电容落地电路中的电阻是一样的。按照这种想法,看图9.1 ,注意电阻的电压的参考方向应是由S 点向右,即应是v(S 点)-v C ,在电源电压为V 的时间内,电容已被充电到v C =V ,那么v R = v(S 点)-v C =V -V =0。在理论分析时间0处,电压源的电压值突变到0,即v(S 点)=0,但电容上的电压不能突变(回顾电容的特性:电压有连续性)。为了区分突变时刻的前和后的状态,用0- 表示突变前,0+ 表示突变后。 即是说, v C (0+)= v C (0-)=V 那么, v R (0+)= 0-v C (0+)= -V 在随后的时间内,按KVL 定律, 电阻上的电压应为: ()()τt RC t C R Ve Ve t v t v ---=-=-=

实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验

实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验

实验三模拟一阶系统频率特性测试实验 一、实验目的 学习频率特性的测试方法,根据所测量的数据,绘制一阶惯性环节的开环伯德图,并求取系统的开环传递函数。 二、实验内容 利用频域法的理论,从一阶系统的开关频率特性分析闭环系统的特性。根据给定的一阶频域测试电路,使用所给的元器件搭建实验电路。利用信号发生器所产生的正弦波作为输入信号,用数字存储示波器观察并测量系统在不同频率输入信号的作用下,输出信号的幅值和相位变化情况。 1.频域分析法原理 频率特性的频域分析方法是一种图解分析方法,它根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能,能够方便地分析系统中的参数对系统暂态响应的影响,从而找到改善系统性能的途径。 实验表明,对于稳定的线性定常系统,输入正弦信号所产生系统输出的稳态分量仍然是与输入信号同频率的信号,而幅值和相位的变化则是频率ω的函数。

因此,定义正弦信号输入下,系统的稳态输出与系统的输入之比为系统的频率特性,并记为 ) ()()(ωωωj U j Y j G = 式中,)(ωj G —系统的频率特性;)(ωj Y —系统的稳态输出;)(ωj U —系统的正弦输入 对一个线性系统来说,在正弦信号的作用下,系统的稳态输出仍然是一个正弦函数,其频率与输入信号的频率相同,一般情况下,输出的幅值小于输入幅值,输出的相位滞后于输入相位。当输入信号的幅值不改变而频率发生变化时,输出信号的幅值一般会随输入正弦信号频率增加而减小;相位滞后角度一般都会随输入正弦信号频率的增加而增加。 一阶模拟环节电路图如下图所示 R610k R710k R3 10k 10k R815k R110k R2 10k C1 1uF U c(t) U r(t) 其中F 1为惯性环节;F 2为放大环节(放大倍数K=5.1)。 这个系统的传递函数为:

频率特性2(精)

1 引言 频率特性是一个网络性能最直观的反映。频率特性测试仪用于测量网络的幅频特性和相频特性,是根据扫频法的测量原理设计,是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器,可广泛应用于电子工程等领域。由于模拟式扫频仪价格昂贵,不能直接得到相频特性,更不能打印网络的频率响应曲线,给使用带来诸多不便。为此,设计了低频段数字式频率特性测试仪。该测试仪采用数字直接频率合成技术专用的集成电路AD985l产生扫频信号,以单片机和FPGA为控制核心,通过A/D和D/A转换器等接口电路,实现扫频信号频率的步进调整、数字显示及被测网络幅频特性与相频特性的数显等。该系统成本低廉,扫频范围较宽 (10 Hz~1MHz),可方便地与打印机连接,实现频率特性曲线的打印。 2 多功能计数器设计方案 2.1 幅频和相频特性测量方案 方案1:利用公式H(s)=R(s)/E(s),以冲击函数为激励,则输出信号的拉氏变换与系统函数相等。但是产生性能很好的冲击函数比较困难,需要对采集的数据做FFT变换,需要占用大量的硬件和软件资源,且精度也受到限制。 方案2:扫频测试法。当系统在正弦信号的激励下,稳态时,响应信号与输入激励信号频率相同,其幅值比即为该频率的幅频响应值,而两者的相位差即为相频特性值。采用频率逐点步进的测试方法。无需对信号进行时域与频域的变换计算,通过对模拟量的测量与计算完成,且精度较高。 综上所述,选择方案2。 2.2 扫描信号产生方案 方案1:采用单片函数发生器。其频率可由外围电路控制。产生的信号频率稳定度低,抗干扰能力差,灵活性差。 方案2:采用数字锁相环频率合成技术。但锁相环本身是一个惰性环节,频率转换时间长,整个测试仪的反应速度就会很慢,而且带宽不高。 方案3:采用数字直接频率合成技术(DDFS)。以单片机和FPGA为控制核心,通过相位累加器的输出寻址波形存储器中的数据,以产生固定频率的正弦信号。该方案实现简单,频率稳定,抗干扰能力强。 综上分析,采用方案3。 2.3 幅度检测方案 方案1:采用二极管峰值检测电路。但是二极管的导通压降会带来较大误差,小信号测量精度不高,而且模拟电路易受到外部的影响,稳定性不高。

电路实验电路频率特性的研究

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 1. 网络频率特性的定义 在正弦稳态情况下,网络的响应向量与激励向量之比称为网络函数。它可以写为 )(. . |)(|)(H ω?ωωj e j H X Y == 激励向量 响应向量 由上式可知,网络函数是频率的函数,其中网络函数的模|)(|ωj H 与频率的关系称为幅频特性,网络函数的相角)(ω?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。一个完整的网络频率特性应包括上述两个方面即它的幅频特性和相频特性。 2. 二阶RLC 带通电路 由幅频特性曲线可知,二阶RLC 带通电路具有选频特性,即选择所需要的信号频率(f0),抑制其他信号。选频特性的质量与电路的品质因数Q 有关。品质因数 C L R RC 11R L Q 00= = = ωω,或220|U U U U Q C L ==ω。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,选频特性越好。习惯上把幅频特性曲线的 707.02 ≥C U U 所包含的频率范围定义为电路的通频带,用B W 表示,即)'''(2B f f W -=π。Q 值与B W 关系为Q f B W 0 2π= 。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,即传送信号时的保真度高,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. 实验内容 1. 测试一阶RC 低通电路的频率特性 建立如图所示电路。 测试电路的截止频率f 0。 取nF C 22,50R =Ω=。电压设置为1V ,频率设置为1kHz 。 启动模拟程序,点击波特仪读数游标移动按钮,使游标与曲线交点处垂直坐标的读数非常接近0.707,即-20dB/十倍频点对应的网络函数的模值|)(|ωj H ,此时交 点处的水平坐标的读数即为f0的数值。为了提高读数的精度,将水平轴的起始值(I )、终止值(F )即频率范围设置为接近初步测试的f 0的kHz 5±范围,展开测试段的显示曲线,重新启动模拟程序,读出f 0的精确值。

使用Multisim进行电路频率特性分析

使用Multisim进行电路频率响应分析 作者:XChuda Multisim的AC Analysis功能用于对电路中一个或多个节点的电压/电流频响特性进行分析,画出伯德图。本文基于Multisim 11.0。 1、实验电路 本例使用如图的运放电路进行试验。该放大电路采用同相输入,具有(1+100/20=)6倍的放大倍数,带300欧负载。方框部分象征信号源,以理想电压源串联电阻构成。 请不要纠结于我把120Vrms的电压源输入双15V供电的运放这样的举动是否犯二,电压源在AC Analyses中仅仅是作为一个信号入口的标识,其信号类型、幅值和频率对分析是没有贡献的,但是它的存在必不可少,否则无法得到仿真结果! 2、操作步骤 搭好上述电路后,就可以进行交流分析了。

一般设置Frequency parameters和Output两页即可,没有特殊要求的话其他选项保持默认,然后点Simulate开始仿真。切记是点Simulate,点OK的话啥都不会发生。

按照上述步骤仿真结果如下: 分析结果是一份伯德图。在上下两个图表各自区域上按右键弹出列表有若干选项,各位可自己动手试试。右键菜单中的Properties可打开属性对话框,对图表进行更为详细的设置。 3、加个电容试试 从上面伯德图分析结果看出,该电路具有高通特性,是由输入耦合电容C3造成的。现在在输入端加入一个退耦电容试试。电路如下:

在输入端加入220pF退耦电容后C1与后面的放大电路输入电阻构成低通滤波器,可滤除高频干扰。加入C1后,放大电路的输出应该具有带通特性。用AC Analysis分析加入C1后的电路频响特性: 奇怪,为什么高通不见了?一阵疑惑,我甚至动笔算了同相输入端的阻容网络复频域的特性,无论C1是否加入,从同相输入端向左看出去的阻容电路都有一个横轴为0的零点,所以幅度特性应该是从0Hz处开始上升的!对,从0Hz开始!回头看看电路加入C1前仿真的伯德图,发现竖轴围是13dB~13.3dB! 我们尝试放大来看看。现在重新进行AC分析,将频率围设置为0.1~10Hz,结果如下图。OK,没问题,果然是高通的,只是截止频率非常低(0.3Hz左右),刚才的仿真频率围从1Hz 开始,自然是看不到的。从中也看出,图表中数字后加小写m,是毫赫兹(mHz)的意思,而不是兆赫兹(MHz)。

频率特性的测试

汕 头 大 学 实 验 报 告 频率特性的测试 一、 实验目的 用信号发生器和示波器测量被测系统的频率特性 二、 实验仪器 TKKL-1控制理论实验箱1台、TDS1001B 数字存储示波器1台、万用表1只 三、实验原理 对于稳定的定常系统或环节,当其输入端加入一正弦信号X(t)=XmSin ωt ,它的稳 态输出是一与输入信号同频率的正弦信号,但其幅值和相位将随着输入信号的频率ω的变化而变化。即输出信号为Y (t )=Ym Sin(ωt+?)= Xm|G(j ω)|Sin(ωt+?),其中|G(j ω)|= Xm Ym , ? (ω)=argG(j ω) 所以,只要改变输入信号x(t)的频率ω,就可测得输出信号与输入信号的幅值比 |G(j w)|和它们的相位?(ω)=argG(j ω)。不断改变x(t)的频率,就可测得被测环节的幅 频特性|G(j ω)|和相频特性?(ω)。 本实验通过使用示波器分别测量输入信号及输出信号的幅值及相位关系,实现对幅 频特性及相频特性进行测量。 四、实验内容及步骤 1、本实验准备测量二阶系统的闭环频率特性(二阶系统可K=200/51,T1=0.02,T2=0.051, 也可根据需要自己选择)。 2、画出要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图。 3、计算所设计的二阶系统的频率特性的理论值,确定要测量的关键点的频率及要测 量的频率范围,设计好实验记录表格。 4、完成实验并记录相关实验数据,验证数据的合理性。 5、二阶系统的输入信号可采用实验箱上的正弦波信号发生器的输出信号,信号的幅值及频率可以通过电位器进行调节,信号的频率可以采用实验箱上的频率计进行测量。 五、实验图和数据

相关文档