基于PSpiceRLC串联电路的谐振分析

基于PSpiceRLC串联电路的谐振分析姓名：XXX 指导老师：XXX

摘要本课程设计主要目的是为了对基于PSpiceRLC串联电路的谐振分析进行仿真，在课程设计中系统的开发平台为PSpice，程序运行平台为Windows XP。通过对运行结果的观察分析RLC串联电路的谐振。

关键词PSpice；RLC；谐振

1引言

1.1课程设计的题目

电路理论课程设计

——基于PSPICE RLC串联电路的谐振分析

1.2 课程设计的目的及意义

（1）通过设计、调试、仿真、验证，加强学生对电路课程的理解，提高学生的分析应用能力。

（2）通过训练使学生掌握正确的测量方法，能够熟练的使用虚拟仪器和仪表。

1.3 要求完成的主要任务

（1）熟练运用PSPICE软件创建电路、模拟电路、显示或绘制结果；

（2）使用该软件进行电路分析并与理论结果进行比较；

（3）独立完成课程设计说明书。

2概述

2.1 PSpice简介

PSpice是一个电路通用分析程序，它主要是实现对电路进行模拟和仿真。在电子设计自动化发展的过程中，PSpice起到了重要的作用。该程序通过对电路进行模拟计算，达到辅助电路设计的目的。

PSpice可以用两种方式输入：网单输入文件（即程序的输入）和电路图输入。由于电路图输入更为方便快捷，因此我们常常利用电路图编辑工具来编辑电路图以及设置和分析各种过程参数。

OrCAD/PSpice9程序有庞大的元件库，可以模拟6类常用的电路元器件：基本无源元件，如电阻，电容，电感，传输线等；常用的半导体器件，如二极管，双极晶体管，结型场效应管，MOS管等；独立电压源和独立电流源；各种受控电压源，受控电流源和受控开关；基本数字电路单元，如门电路，传输门，触发器，可编程逻辑阵列等；常用单元电路，如运算放大器，555定时器等。

OrCAD/PSpice9中采用的是实用工程单位制，如电压用伏（V），电流用安（A），功率用瓦（Ｗ）等。在运行中，PSpice会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入12和12V意思一样。

PSpice中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数，小数和以10为底的指数。用指数表示时，底数10用E来表示。

2.2Pspice的仿真软件结构

OrCAD/Pspice9是一个软件包，它共有六大功能模块，分别是PspiceA/D，Capture，Probe，Stimulus Editor，Model Editor和Optimizer。各模块的功能简述如下：（1）电路模拟分析的核心模块PspiceA/D。它实现电路的仿真与分析，可分析的电路特性有6类15种：第一类直流分析，包括静态工作点，直流灵敏度，直流传输特性，直流特性扫描分析。第二类交流分析，包括频率特性，噪声特性分析。第三类瞬态分析，包括瞬态响应分析，傅立叶分析。第四类参数扫描，包括温度特性分析，参数扫描分析。第五类统计分析，包括蒙托卡诺分析，最坏情况分析。第六类逻辑模拟，包括逻辑模拟，数/模混合模拟，最坏情况时序分析。在使用的过程中，它接受网单文件的输入，并列方程进

行计算求解，最后输出结果。仿真的结果一般由图形文件（*.DAT）和数据文件（*.OUT）两部分组成。

（2）电路图编辑模块。其主要功能是以人机交互方式在屏幕上绘制电路图，设置电路中元器件的参数，生成多种格式要求的电连接网表。在改程序中可直接运行Pspice及其他配套功能模块。

（3）激励信号编辑模块。其主要功能是以人机交互方式生成电路模拟中需要的各激励信号源，包括瞬态分析中需要的脉冲，分段线性，调幅正弦，调频，指数等5种信号波，形和逻辑模拟中需要的时钟，脉冲，总线等各种信号。

（4）模拟参数编辑模块。其主要功能是编辑来自厂家的器件的数据信息，生成Pspice 模拟时所需要的模拟参数。因为尽管PspiceA/D的模拟库中提供了1万多种元器件和单元集成电路的模拟参数，但在实际应用中仍有用户需采用未包括在模拟参数库中的元器件，这是Model Editor软件就显得至关重要。

（5）波形显示和分析模块。其主要功能是将PSpice的分析结果用图形显示出来。

（6）电路设计优化模块。其主要功能是自动调整元器件的参数设计值，使电路的特性得以改善，实现电路的优化设计。

2.3 PSpice的基本操作

2.3.1 使用Capture模块编辑电路图

（1）新建设计项目

（2）放置元器件：用鼠标单击原理图绘制窗口，选择Place/Part，或点击窗口右侧对应的绘图工具快捷键，出现Place Part对话框。在Part窗口键入元器件名称，点击Part Search，查找相应的元件。

（3）连线与设置节点：

电路图连线。Place/Wire(shift+w)，单击右键，单击End Wire结束连线。

设置节点名。Place/Net Alias，在Alias中输入节点名，单击OK，将出现的小方框移到节点名的位置，单击左键即可，单击右键，选中End Mode，结束节点名设置。

（4）编辑元件属性：双击元器件，在Property Editor对话框中设置参数。或者双击参数，在Value栏下设置参数。单击OK即可。

2.3.2电路仿真

电路仿真包括静态工作点分析（将电路中的电容开路，电感短路，针对电流的直流电平值，计算电路的直流偏置电压）、瞬态分析（求电路的时域响应）、傅里叶分析（在瞬态分析完成后，计算输出波形的直流、基波和各次谐波分量）、直流分析（当电路中某一参数在一定范围内变化时求电路的直流偏置特性）、直流传输特性分析(计算电路的直流小信号增益，输入电阻和输出电阻)、交流分析（、参数扫描分析和温度分析等。

现在就以直流分析为例讲述电路仿真的步骤：

（1）用Capture软件画好电路图。

（2）设置分析类型和参数：单击Pspice/New Simulation Profile，在Name栏键入模拟类型组的名称，单击Create。在Analysis type栏中选DC Sweep；在Options栏中选Primary Sweep。在Sweep variable栏中选V oltage source，在Name栏中填入Vs，意思是以电压源Vs为变量。在Sweep type栏中选Linear。在Start栏中填入-0.3V，在End栏中填入+0.3V，在Increment栏中填入0.03V，意思是Vs从-0.3V~+0.3V作线性变化，步长为0.03V。设置完单击OK。

（3）运行Pspice。

（4）在Probe窗口中，执行Trace/Add Traces，选择要显示的变量名。单击OK即可看到电路电压传输特性曲线。

3 RLC串联电路的谐振分析

3.1 创建电路图

3.2 理论分析

3.2.1 基本原理

图3.2所示为RLC 串联电路，在可变频的正弦电压源Us 激励下，由于感抗、容抗随频率变动，所以电路中的电压、电流响应亦随频率变动。

电路的输入阻抗Z （jw ）可表示为：

??? ?

?

-+=wC wL j R jw Z 1)(

频率特性表示为：

?????

?

?

?-=R wC wL jw 1arctan

)(? )]

(cos[|)(|jw R

jw Z ?=

在输入电压Ui 为定值时，电路中的电流的的表达式为： ?

??

?

?-+=

wC wL j R jw U jw I 1)

()( 可以看出，由于串联电路中同时存在着电感L 和电容C ，两者的频率特性不仅相反，（感抗与w 成正比，而容抗与w 成反比），而且直接相减（电抗角差180°）。可以肯定，一定存在一个角频率w0，是感抗和容抗相互完全抵消，即X （jw0）=0。

当w=w0时，X （jw0）=0,电路的工作状况将出现一些重要的特征，现分述如下：

（1）0)(0=jw ?，就是I （jw0）与Us(jw0)同相，工程上将电路的这一特殊状态定义为谐振，由于是在RLC 串联电路中发生的谐振，又常称为串联谐振。

有上述分析可知，谐振发生的条件为：

01

)()](Im[0000=-

==C

w L w jw X jw Z

由上式可知电路发生谐振的角频率w0和频率f0为： LC

w 10=

LC

f π210=

可以看书，RLC 串联电路的谐振频率只有一个，而且仅与电路中的L 、C 有关，与电阻R 无关。W0（或f0）称为电路的固有频率。因此只有当输入信号Us 的频率与电路的固有频率f0相同时，才能在电路中激起谐振。

取电阻R 上的电压U0作为响应，当输入电压Ui 的幅值维持不变时，在不同频率的信号激励下，测出U0之值，然后以f 为横坐标，以U0/Ui 为纵坐标，会出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，如图： 在

LC

f f π21=

=处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点产生谐振，此时，X L =Xc,

电路呈纯阻性，电路阻抗的的模为最小。在输入电压Ui 为定值时，电路中的电流达到最到最大值，且与输入电压Ui 同相位。从理论上讲，此时Ui=U R =U0,U L =U C =QUi,式中的Q 称为电路得品质因数。

3.2.2 理论计算结果

根据原理和公式，串联谐振电路的阻抗随频率变化为)1

()(wC

wL j R jw Z -

+=，阻抗模为2

2

1|)(|??? ?

?

-+=wC wL R jw Z ，因此可得在w

R<|Z(jw)|,且∞=∞

→|)(|lim jw Z w ；在w=w0时,X （jw ）=0,φ(jw)=0,工作呈电阻性，R=Z(jw0)；

在w>w0时,X （jw ）>0,φ(jw)>0,工作在感性区，R<|Z(jw)|，且∞=∞

→|)(|lim jw Z w 。因此可

以看出|Z （jw ）|是随着频率的变化先从无穷大减小，再又增加到无穷大的，最小值所对应的w 是谐振频率0w ，如图3.3所示。

而阻抗角的表达式为?????

?

?

?-=R wC wL jw 1arctan

)(?，R

wC wL 1

-

的值先从无穷大减小到0，又

从0增加到无穷大。因此阻抗角φ(jw)先从2

π

-减小到0，再从0增加到

2

π

。如图3.4所示。

由于电压值保持恒定，故电流的幅频响应曲线应和电阻的相反，为先从0增加到某一最大值（U/R ），再从这一最大值减小至0.而相同的，对于电阻R 上的电压，由于电阻不变，由U=IR 知，电阻上的电压的幅频曲线与电流曲线相一致。电流的幅频曲线如图3.5所示。

根据原理，我们知道???

?

??-+=

?

?? ?

?

-+=

=2

222

2111

1ηηQ QU wC wL R wLU wLI U L

，

()

2

2222

2111-+=

?

?

? ??

-+==

ηηQ QU

wC wL R wC U

wL

U C 其中0

w w

=

η，理论曲线如图3.6所示。U C 和U L 曲线的交点所对应η的值就是

w w

。 对于Q 值，由公式 Q=wL/R 可以得出，Q 随电阻增大而减小。 我们可计算出，KHz Hz LC

f 9.210

1.003.014.321

213

0=????=

=-π

R=200Ω时，74.2101.010*********

=??===--C L R R wL Q

R=400Ω时，37.1101.010********

3

=??===--C L R R wL Q R=800Ω时，685.010

1.010********

3

=??===--C L R R wL Q 3.3 模拟过程及参数设置

在PSpice 的Schematics 程序中画好电路图后，按照图3.1设置好参数，分别将电阻

的阻值设置为200、400、800欧姆，分别进行仿真，观察模拟结果波形。设置好参数后，单击Analysis 中的Setup 进行仿真设置。对此电路图，我们需要分析的是频率响应，因此选择交流分析（AC Sweep ），在弹出的对话框的AC Sweep type 中选择Decade,意思是以10倍频方式扫描。在Sweep Parameters 栏中的Start Freq 中填1K ，End Freq 中填1MEG ，单击OK 即可。再单击Analysis 中的Simulate 即可进行仿真。在弹出的Probe 窗口中，可执行Trace/Add Trace 命令，在Trace Expression 文本框中输入自己需要观察的变量即可看到相应的波形。

3.4 模拟结果和比较分析

这个电路图有三个模拟，要改变电阻的值来观察在不同的电阻情况下的电流、各电压以及谐振点、Q 值的变化，模拟的结果可以从Probe 窗口中的波形图看出来。如图3.7-3.11所示。

由图，我们可以看出，电路中电阻的阻值不同，则会使电阻电压和电流都不同，虽然趋势一样，但最大值会不同，电阻越大，则电压和电流都越大，越接近于电源电压1.5V 。

电感上和电抗上的电压，在200欧姆和400欧姆时，趋势是电抗上电压先从某一值增加达到最大值再相交，电感先相交后达到最大值再减小，而在电阻值为800欧姆时，电抗是直接从最大值再减小和电感曲线相交的，电感是相交后就增加达到最大值，电抗少了一个从某一值增加到最大值的过程，而电感则少了一个从最大值减小的过程。这是因为前两种情况Q 值大于0.707，而后一种情况Q 值就小于0.707

。同时，我们可以从图观察到，

随着电阻值的增大，电抗曲线和电感曲线的交点所对应的电压值减小，即U C (jw 0)=U L (jw 0)减小。这是由于：

???

?

??-+=

?

?? ?

?

-+=

=2

222

2111

1ηηQ QU wC wL R wLU wLI U L

当R=200Ω时，???

?

??-+?=

2

221174.21

5.174.2ηηL U ,()

2

2

2

2

174.25

.174.2-+?=

ηηC U

当R=400Ω时，???? ??-+?=

2221137.11

5.137.1ηηL U ,()

2

2

2

2

137.15

.137.1-+?=

ηηC U

当R=800Ω时, ???

? ??-+?=2

2

21

1685.01

5.1685.0ηηL U ，()

2

2221685.05

.1685.0-+?=

ηηC U

当w=w0时，wCR

U

R wLU U U L C ==

=,当R 增大时，U C (jw 0)=U L (jw 0)减小。 对于阻抗值和阻抗角变化趋势是一样的，只是阻抗值的最小值会随着电阻值的增加而增加。在图中由于电阻值比较小，所以看不出来。阻抗角的变化更为平缓一些。

在这三种情况中，谐振频率一直没变，因为由公式：

LC

f f π210=

=

可以看出，谐振频率只取决于电感和电容的大小，与电阻的大小无关。因此只要电感和电容没变，谐振频率就不会变。

而对于Q 值，有公式： i

L i C U jw U U jw U Q )

()(00=

=

由电感上电压和电容上电压的幅频曲线图可以得出U C (jw 0)=U L (jw 0)减小，所以Q 值也随着电阻值的增大而减小。

5 结束语

弹指一挥间，一学期的电路课程就结束了。虽然是考查课，但电路理论的知识重要性却不亚于任何其他课程，这是专业基础课程，后面的专业课都多少牵涉到电路理论知识，只有把基础理论学扎实了，后面的专业课才能学的得心应手。非常感谢向老师把我们的考试设置为课程设计和答辩的形式，不仅可以让我们巩固所学的电路理论知识，更让我们接触到电路的仿真，将理论知识运用到实践中来，培养我们的动手设计能力。这样的考核形式更能检验出我们学生的学习情况，因为它有足够的时间给我们准备，不至于一时发挥失常而造成考试不合格，只要态度认真就能完成好课程设计的任务。作业答辩更是为我们的毕业答辩铺平了道路，让我们及早的认识毕业答辩的情形，在毕业答辩时能有思想准备，稳定发挥。虽然完成课程设计的过程很艰辛，其中遇到了各种困难，但它锻炼了我们汲取知识的能力，所掌握的知识令我感动欣慰。再次感谢老师辛勤授课和指导。

5 参考文献

[1] 邱关源，罗先觉.电路.北京：高等教育出版社，2006

[2] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2008

[3] 赵世强.电子电路EAD技术.西安：西安电子科技大学出版社，2000

[4] 李永平，董欣主，宋小涛.Pspice电路原理与实现.北京：国防工业出版社，2004

RLC并联谐振电路

R L C并联谐振电路公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

电路课程设计举例：?以 R L C 并联谐振电路 1．电路课程设计目的 （1）验证RLC 并联电路谐振条件及谐振电路的特点； （2）学习使用EWB 仿真软件进行电路模拟。 2．仿真电路设计原理 本次设计的RLC 串联电路图如下图所示。 图1 RLC 并联谐振电路原理图 理论分析与计算： 根据图1所给出的元件参数具体计算过程为 发生谐振时满足L C ωω001= ,则RLC 并联谐振角频率ω0和谐振频率 f 0分别是 RLC 并联谐振电路的特点如下。 （1）谐振时Y=G,电路呈电阻性，导纳的模最小G B G Y =+=2 2. （2）若外施电流I s 一定，谐振时，电压为最大，G I U S o =,且与外施电流同相。 （3）电阻中的电流也达到最大，且与外施电流相等，I I S R =. （4）谐振时0=+I I C L ,即电感电流和电容电流大小相等，方向相反。 3．谐振电路设计内容与步骤 （1）电路发生谐振的条件及验证方法 这里有几种方法可以观察电路发生串联谐振：

(1)利用电流表测量总电流I s 和流经R 的电流I R ，两者相等时即为并 联谐振。 (2)利用示波器观察总电源与流经R 的电流波形，两者同相即为并联谐振。 例题：已知电感L 为0.02H,电容C 为50uf,电阻R 为200Ω。 由LC f π210=计算得,Hz f 1.1570= 按上图进行EWB 的仿真,得到下图。 流经电阻R 的电流和总电流I 相等为10mA,流进电感L 和电容C 的总电流为5.550uF ，几乎为零，所以电路达到谐振状态。 总电源与流经R 的电流波形同相，所以电路达到并联谐振状态。 4．实验体会和总结 这次实验我学会了运用EWB 仿真RLC 并联谐振电路，并且运用并联谐振的特点判断达到谐振状态。尤其是观察总电源与流经R 的电流波形，两者同相即为并联谐振。这种方法我们只能在实验中看到，平时做题试卷上是不可能观察到的。这加深了我对谐振电路的理解。

RLC并联谐振电路

电路课程设计举例： 以RLC 并联谐振电路 1．电路课程设计目的 （1）验证RLC 并联电路谐振条件及谐振电路的特点； （2）学习使用EWB 仿真软件进行电路模拟。 2．仿真电路设计原理 本次设计的RLC 串联电路图如下图所示。 图1 RLC 并联谐振电路原理图 理论分析与计算： 根据图1所给出的元件参数具体计算过程为 )1(111L C j R L j C j R Y ωωωω-+=++= 发生谐振时满足L C ω ω0 1 = ,则RLC 并联谐振角频率 ω 和谐振频率 f 分别是 LC LC f πω21, 10 0= = RLC 并联谐振电路的特点如下。 （1）谐振时Y=G,电路呈电阻性，导纳的模最小 G B G Y =+= 2 2 . （2）若外施电流 I s 一定，谐振时，电压为最大，G I U S o =,且与外施电流同相。 （3）电阻中的电流也达到最大，且与外施电流相等， I I S R = .

（4）谐振时 0=+I I C L ,即电感电流和电容电流大小相等，方向相反。 3．谐振电路设计内容与步骤 （1）电路发生谐振的条件及验证方法 这里有几种方法可以观察电路发生串联谐振： (1)利用电流表测量总电流 I s 和流经R 的电流 I R ，两者相等时即为并联谐振。 (2)利用示波器观察总电源与流经R 的电流波形，两者同相即为并联谐振。 例题：已知电感L 为,电容C 为50uf,电阻R 为200Ω。 由LC f π210 = 计算得, Hz f 1.1570 = 按上图进行EWB 的仿真,得到下图。

流经电阻R的电流和总电流I相等为10mA,流进电感L和电容C的总电流为，几乎为零，所以电路达到谐振状态。 总电源与流经R的电流波形同相，所以电路达到并联谐振状态。 4．实验体会和总结 这次实验我学会了运用EWB仿真RLC并联谐振电路，并且运用并联谐振的特点判断达到谐振状态。尤其是观察总电源与流经R的电流波形，两者同相即为并联谐振。这种方法我们只能在实验中看到，平时做题试卷上是不可能观察到的。这加深了我对谐振电路的理解。

(串联谐振电路分析)

《电子设计与制作》 课 程 设 计 报 告

目录 一：题目………………………………………………………..二：原理………………………………………………………….三：电路图……………………………………………………….四：实验内容…………………………………………………….五：实验分析……………………………………………………六：心得体会…………………………………………………….

一、题目：串联谐振电路分析 二、原理 1．串联谐振的定义和条件 在电阻、电感、电容串联电路中，当电路端电 压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫做串联谐振。 可以先做一个简单的实验，如图所示，将：三个元件R 、L 和C 与一个小灯泡串联，接在频率可调的正弦交流电源上，并保持电源电压不变。 实验时，将电源频率逐渐由小调大，发现小灯泡也慢慢由 暗变亮。当达到某一频率时，小灯泡最亮，当频率继续增加时， 又会发现小灯泡又慢慢由亮变暗。小灯泡亮度随频率改变而变 化，意味着电路中的电流随频率而变化。怎么解释这个现象呢? 在电路两端加上正弦电压U ，根据欧姆定律有 || U I Z = 式中 2 2 2 2 1 ||()()L C Z R X X R L C ωω= +-= +- L ω和 1 C ω部是频率的函数。但当频率较低时，容抗大而感抗小， 阻抗|Z|较大，电流较小；当频率较高时，感抗大而容抗小，阻抗|Z|也较大，电流也较小。在这两个频率之间，总会有某一频率，在这个

频率时，容抗与感抗恰好相等。这时阻抗最小且为纯电阻，所以，电流最大，且与端电压同相，这就发生了串联谐振。 根据上述分析，串联谐振的条件为 L C X X = 即 001 L C ωω= 或 01LC ω= 01 2f LC π= 0f 称为谐振频率。可见，当电路的参数 L 和C 一定时，谐振频率 也就确定了。如果电源的频率一定，可以通过调节L 或C 的参数大小来实现谐振。 2、串联谐振的特点 （1）因为串联谐振时，L C X X =，故谐振时电路阻抗为 0||Z R = （2）串联谐振时，阻抗最小，在电压U 一定时，电流最大，其值 为 00|| U U I Z R = = 由于电路呈纯电阻，故电流与电源电压同相，0? = （3）电阻两端电压等于总电压。电感和电容的电压相等，其大小

串联谐振在工作中的几个特点

串联谐振在工作中的几个特点 串联谐振顾名思义就是在电阻、电感和电容的串联电路中，出现电路的端电压和电路总电流同相位的现象，叫做串联谐振。串联谐振的特点是指电路呈纯电阻性，端电压和总电流同相，此时阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，因此串联谐振也称电压谐振。在电力工程上，由于串联谐振会出现过电压、大电流，以致损坏电气设备，所以要避免串联谐振。在电感线圈与电容器并联的电路中，出现并联电路的端电压与电路总电流同相位的现象，叫做并联谐振。并联谐振电路总阻抗最大，因而电路总电流变得最小，但对每一支路而言，其电流都可能比总电流大得多，因此电流谐振又称电流谐振。并联谐振不会产生危及设备安全的谐振过电压，但每一支路会产生过电流。 串联谐振在工作中的五大特点是什么? 特点一：电稳定性、可靠性高。系统采用进口功率元件作为功率变换的核心，电压输出和频率输出稳定，电磁兼容设计合理，保护功能完善，经过多次高压直接对地短路的测试，系统仍然保持完好，同时系统也有很强的过载能力。 特点二：自动调谐功能强大。系统自动调谐时，从30Hz到300Hz自动扫频，显示扫频曲线，用户能直观地看到系统调谐过程;扫频完成后，系统根据扫频初步找到的谐振频点，在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫，最后精确锁定谐振频率

特点三：支持多种试验模式。系统支持"自动调谐+手动调压"，"自动调谐+自动调压"，"手动调谐+手动调压"等试验模式，推荐使用"自动调谐+手动调压"模式，既能快速找到谐振点，又能通过手动调压控制试验过程，安全性更高。 特点四：系统人机交互界面友好。试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示，直观清晰，并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示，具备试验数据保存和查询功能 特点五：保护功能完善。具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时，禁止系统启动)，过压保护，过流保护，闪络保护等功能，保证了系统的可靠性。 电气装置试验安全措施 电气设备的预防性试验是判断设备能否继续投入运行，预防设备损坏及保证安全运行的重要措施。凡电气的设备，应根据本规程的要求进行预防性试验。本文主要介绍电气装置试验安全措施。 1)电气试验人员应充分了解被试验设备及所用仪器的性能。试验前应对设备及接线进行检查，电流互感器二次回路严防开路，电压互感器二次回路严防短路。 2)高压试验设备的外壳必须可靠接地，未接地前不得进行试验。 3)在现场进行高压试验时，工作区域应设临时遮拦，挂警告牌，并设专人警戒，禁止有人接近被试物体。 4)高压试验设备的操作人员应戴绝缘手套，穿绝缘靴或站在绝缘台上。高压试验时，应有监护人监视操作，无监护人员时，不得进行操作。

谐振的特点

https://www.wendangku.net/doc/ff10186965.html, 谐振的特点，华天电力是串联谐振装置的生产厂家，15年致立研发标准、稳定、安全的电力测试设备，专业电测，产品选型丰富，找串联谐振，就选华天电力。 谐振(resonance)是正弦电路在特定条件下所产生的一种特殊物理现象，含有L、C的电路，当电路中端口电压、电流同相时，称电路发生了谐振。入端阻抗Z=R+jX,当X=0时，Z=R为纯电阻。电压，电流同相，电路发生谐振，如图： 在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。科学和应用技术上应充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。 串联谐振特点：电路呈纯电阻性，端电压和总电流同相，此时阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，因此串联谐振也称电压谐振。在电力工程上，由于串联谐振会出现过电压、大电流，以致损坏电气设备，所以要避免串联谐振。 串联谐振电路特点： a.电路阻抗Z最小，且为纯电阻，及Z=R。 b.电路中的电流I达到最大值，且与电源电压相同。电路发生串联谐振时的电流称为谐振电流，用Io表示，当电源电压一定时:可根据RLC串联电路的电流是否达到最大来判断是否发生了串联谐振。 c.L、C上电压大小相等，方向相反，相互抵消。因此串联谐振又称为电压谐振，谐振时电感和电容两端的等效阻抗为0，相当于短路。 d.电阻上的电压等于电源电压，达到最大值。 e.功率。有功功率：电源发出的功率及时电路电阻消耗的功率，且功率最大。无功功率：

https://www.wendangku.net/doc/ff10186965.html, 谐振时，电路不从外部吸收无功功率。但电路内部的电感和电容之间周期性的进行磁场能量与电场能量的交换。 华天电力串联谐振系列产品特点 1、串联谐振装置的调频及功率元件使用最先进的日本进口的优质元器件； 2、充分利用公司现有资源，完全独立自主开发和设计及生产该设备的所有组成部分：变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容补偿器和高精度电容分压器； 3、串联谐振具备全自动（自动调谐、自动升压）、全手动（手动调谐、手动升压）以及半自动（自动调谐、手动升压及手动调谐、自动升压）的多种功能，可任意切换使用； 4、武汉华天电力生产的HTXZ串联谐振装置具备试验电压、加压时间、报警电流整定、报警电压整定、频率范围、起始电压的设置； 5、串联谐振装置具备放电保护功能，在试品发生闪络时，或其他原因造成的谐振回路突然失谐，变频控制电源立即自动快速切断输出，并显示保护类型和闪落电压值； 6、测量显示输出电压、输出频率及加压时间、保护动作类型等相关信息，在试验完成时电压自动下降到零位； 7、大液晶全中文界面平台技术，全触摸屏操作,数据保存。

谐振电路工作原理

https://www.wendangku.net/doc/ff10186965.html, 谐振电路工作原理，华天电力是串联谐振装置的生产厂家，15年致立研发标准、稳定、安全的电力测试设备，专业电测，产品选型丰富，找串联谐振，就选华天电力。 谐振就是电路中既有感性原件又有容性原件，感性原件是通直流阻交流，容性原件是通交流阻直流，物理上用相位来描述，感性原件和容性原件的相位正好相反，而感性原件和容性原件在电路中呈现的阻性在某个频率下会相等，及大小相等，方向相反，这样的电路称为谐振电路，该频率称为谐振频率。 在ＲＬＣ串联电路中，若接入一个输出电压幅值一定，输出频率f连续可调的正弦交流信号源，则电路中的许多参数将随着信号源的频率的变化而变化，即电路阻抗Ｚ，回路电流Ｉ，电流与信号源电压之间的相位差φ分别为 Z=[R2+(ZL-ZC)2]1/2=[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2 I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2 φ=arctan[(ωL-1/ωC)/r] 上述三个式子中，信号源角频率ω=2пf，容抗Zc=1/ωC，感抗ZL = ωL，各参数随ω的变化而变化。ω很小时，电路总阻抗Z=[R2+(1/ωC)2]1/2，φ→π/2电流的相位超前与信号源电压相位，整个电路呈容性；ω很大时，Z=[R2+(ωL)2]1/2，φ→-π/2，电流相位滞后与信号源电压相位，整个电路呈感性；当容抗等于感抗，相互抵消时，电路总阻抗Ｚ＝Ｒ，为最小值，此时回路电流为最大值Imax=U/R，相位差φ=0，整个电路呈阻性，这个现象即为谐振现象。发生谐振时的频率fo称为谐振频率，角频率ωo称为谐振角频率，它们之间的关系为 ω=ω0=(1/LC) 1/2 或fo=ω0/2π=1/[2π(LC) 1/2]

实验一 RLC串联谐振电路的研究

2 1实验一 RLC 串联谐振电路的研究 一、实验目的 1、学习用实验方法绘制R 、L 、C 串联电路的幅频特性曲线； 2、加深理解电路发生谐振的条件、特点、掌握电路品质因数（电路Q 值）的物理意义及 其测定方法。 二、实验设备和器材 函数信号发生器1只 交流毫伏表1只(0~600V) 电路原理实验箱1只 三、实验原理与说明 1.在图1.1所示的R 、L 、C 串联电路中，当正弦交流信号源的频率f 改变时，电路中的 感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f 而变。取电阻电路电流I 作为响应，当输入电压U i 维持不变时，在不同信号频率的激励下，测出电阻R 两端的电压U 0之值，则I=U 0/R 。然后以f 为横坐标，以I 为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称电流谐振曲线，如图1.2所示。 2. 在 处(X L =X C )即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，该频率称为 谐振频率，此时电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小，在输入电压U i 为定值时，电路中的电流达I 达到最大值，且与输入电压U i 同相位，从理论上讲，此时，U i =U R =U 0, U L =U C =QU i ,式中的Q 称为电路的品质因数。 3. 电路品质因数Q 值的两种测量方法 一是根据公式 测定，U C 与U L 分别为谐振时电容器C 和电感线圈L 上的电压；另一方法是通过测量谐 振曲线的通频带宽度 再根据 求出Q 值，式中f 0为谐振频率，f 1和f 2是失谐时，幅度下降到最大值的 倍时的上、 下频率点。 Q 值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品 质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。 四、实验内容 1.按图1.3接线，取C=0.1μF ，R=200Ω，调节信号源输出电压为V P-P = 2.83V ，有效值约 U i =1V 正弦信号，并在整个实验过程中保持不变。(本实验的电感L 约30mH) 2.找出电路的谐振频率f 0，其方法是，将交流毫伏表接在R （200Ω）两端，令信号源的 频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当U 0的读数为最大时，读得频率表上的频率值即为电路的谐振频率f 0，并测量U 0、U C 、U L 之值（注意及时更换毫伏表的量限），记入表格中。 3. 在谐振点两侧，先测出下限频率f 1和上限频率f 2及相对应的U R 值，然后按频率递增 或递减500H Z 或1KH Z ，依次各取8个测量点，逐点测出U R ，U L ，U C 之值，记入数据表格。 LC f f π21 0==O C O L U U U U Q ==1 2f f f -=?1 2f f f Q o -=

谐振电路的原理和作用

谐振电路的原理和作用 含有电感线圈和电容器的无源(指不含独立电源)线性时不变电路在某个特定频率的外加电源作用下，对外呈纯电阻性质的现象。这一特定频率即为该电路的谐振频率。以谐振为主要工作状态的电路称谐振电路。无线电设备都用揩振电路完成调谐、滤波等功能。电力系统则需防止谐振以免引起过电流、过电压。 电路中的谐振有线性谐振、非线性谐振和参量谐振。前者是发生在线性时不变无源电路中的谐振，以串联谐振电路中的谐振为典型。非线性谐振发生在含有非线性元件电路内。由铁心线圈和线性电容器串联(或并联)而成的电路(习称铁磁谐振电路)就能发生非线性谐振。在正弦激励作用下，电路内会出现基波谐振、高次谐波谐振、分谐波谐振以及电流(或电压)的振幅和相位跳变的现象。这些现象统称铁磁谐振。参量谐振是发生在含时变元件电路内的谐振。一个凸极同步发电机带有容性负载的电路内就可能发生参量谐振。 串联谐振电路：用线性时不变的电感线圈和电容器串联成的谐振电路。这种电路产生的谐振称串联谐振，又称电压谐振。当外加电压的频率ω等于电路的谐振频率ω0时，除改变ω可使电路谐振外，调整L、C的值也能使电路谐振。谐振时电路内的能量过程是在电感和电容之间出现周期性的等量能量交换。以品质因数Q值表示电路的性能，Q值越大，谐振曲线越尖窄，则电路的选择性越好。考虑信号源的内阻时，Q值要下降，因此，串联谐振电路不宜与高内阻信号源一起作用。 并联谐振电路：用线性时不变电感线圈和电容器并联组成的谐振电路。其中的谐振称并联谐振，又称电流谐振。以Q表示电路的性能，电路内的能量过程与串联谐振电路类似。信号源内阻会降低Q 值，且内阻越小，品质因数值越小，所以并联谐振电路不宜与低内阻信号源一起使用。 式中R为电阻，L为电感，C为电容，ω为非谐振频率，ω0为谐振频率。电路内的能量过程与串联谐振电路类似。信号源内阻会降低Q 值，且内阻越小，品质因数值越小，所以并联谐振电路不宜与低内阻信号源一起用。 原理： 主要是指电感、电容并联谐振组成的LC振荡器。 因为LC回路有选频特性。理由：回路的等效阻抗Z=(-J/ωC)//(R+JωL),可知，阻抗Z与信号频率有关。不同频率的信号电流(同等大小的电流)在通过回路时，产生的电压是不同的。只有一个频率的信号电流产生的电压最大，就是当信号角频率ω=ω0=1/√LC时。此时回路阻抗最大，叫做并联谐振。 作用: RCL串联电路中的感抗与容抗有相互抵消的作用，即ωL-1/ωC=0，此时串联电路中的电抗为0，电流和电压同相位，称谓串联谐振。

串联谐振：如何谐振及其原理解析

串联谐振：如何谐振及其原理解析 谐振电路是在具有电阻R、电感L、电容C的交流电路中；一般电路的电压与电流电路中的相位是不同的。如果我们调整电路元件（L或C）或电源频率的参数，它们可以具有相同的相位，整个电路呈现纯电阻。当电路达到这种状态时，称为共振。研究共振现象的目的是了解这一客观现象，充分利用科学技术中共振的特点，同时预防产生的危害。根据电路连接的不同，可分为串联谐振和并联谐振。 在HTXZ串联谐振情况下，电感电压和电容电压是等价的，即电感电容吸收不同数目的等效无功率，使电路吸收的无功率为0；电场能量和磁场能量不断变化，但这部分能量在电场和磁场之间振荡，整个电路的电磁场能量之和保持不变；励磁电源电路的能量转化为电阻加热。为了维持振荡，励磁必须不断地提供能量来补偿电阻的热消耗。与电路中的电磁场总能量相比，每个振荡电路消耗的能量越少，电路的质量越好。 首先，谐振是在一定条件下由R、L和C元件组成的电路的特殊现象。首先，当C系列电路发生谐振时，首先要分析电路的特性，如图1、C系列电路的复阻抗如下：在正弦电压作用下：电路的复阻抗如下：

公式中，电抗x=x1 xc是角频率w的函数，x随w的变化如图2所示。当w从0变为如图2所示时，x从-变为+如W所示，当w 0，当x是电容性的，当w 0，当x是电感性的，当w=w0，当阻抗z（w0）=r是纯电阻、电压和无穷大时。电流同相，我们称之为此时电路谐振的工作状态。由于这种共振发生在RLC串联电路中，我们也可以称之为串联谐振、串联谐振电路等。式1是串联电路的谐振条件，从中可以得到谐振角频率w。如图：

谐振频率为 由此可见，串联电路的谐振频率是由其自身的参数L和C决定的，这与外界条件无关。当电源固定时，可以调节L和C，使电路的固有频率与电源频率产生共振。 4.变频串联谐振的计算方法 变频串联谐振主要是指所研究的串联电路的电压和电流达到同一相位，即电路中电感的电感电抗和电容电抗的值和时间相等，使所研究的电路呈现出纯的电阻特性。在给定的端电压下，所研究的电路中会出现最大电流。电路中消耗的是最大的有功功率。 变频串联谐振计算方法 z=r+jx，x=0，z=r，i=u/z=u/r。 （1）谐振定义：在电路中，当两个元件的能量由电路中的一个电抗模块释放，而另一个电抗模块必须吸收相同的能量时，两个元件的能量相等，即两个电抗元件之间会有能量脉动。 （2）为了产生共振，电路必须有电感L和电容C。 （3）相应的共振频率是以fr表示的共振频率或共振频率。 串联谐振电路之条件如下： 当q=qi2xl=i2xc或xl=xc时，得到了r-l-c串联电路的谐振条件。

串联谐振电路和并联谐振电路的特性

串联谐振电路和并联谐振电路的特性 一..并;联谐振电路:当外来频率加于一并联谐振电路时,它有以下特性: 1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最大值,它这个特性在实际应用中叫做选频 电路. 2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈容性,相当于一个电容. 3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈感性,相当于一个电感线圈. 所以当串联或并联谐振电路不是调节在信号频率点时,信号通过它将会产生相移.(即相位失真) 二.串联谐振电路:当外来频率加于一串联谐振电路时,它有以下特性: 1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最少值,它这个特性在实际应用中叫做陷波 器. 2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈感性,相当于一个电感线圈. 3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈容性,相当于一个电容. 并联谐振与串联谐振 2010-03-03 15:49:30| 分类：电子电路| 标签：|字号大中小订阅 1、对于理想的L、C元件，串联谐振发生时，L、C元件上的电压大小相等、方向相反，总电压等于0（谐振阻抗为零）。而并联谐振发生时，L、C元件中的电流大小相等、方向相反，总电流等于0（谐振阻抗为 无穷大）。故有如题的称呼。 2、无论是串联还是并联谐振，在谐振发生时，L、C之间都实现了完全的能量交换。即释放的磁能完全转 换成电场能储存进电容；而在另一时刻电容放电，又转换成磁能由电感储存。 3、在串联谐振电路中，由于串联——L、C流过同一个电流，因此能量的交换以电压极性的变化进行；在 并联电路中，L、C两端是同一个电压，故能量的转换表现为两个元件电流相位相反。 4、谐振时电感和电容还是两个元件，否则不能进行能量交换；但从等效阻抗的角度，是变成了一个元件： 数值为零或无穷大的电阻。 5、串联谐振是电流谐振，一般起电流放大作用。如老式收音机通过串联谐振将微弱电流信号放大。并联谐 振是起电压放大作作。

LC振荡电路的工作原理及特点

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的

RLC串联谐振电路(Multisim仿真实训)

新疆大学 实习（实训）报告 实习（实训）名称: __________ 电工电子实习（EDA __________ 学院: __________________ 专业班级_________________________________ 指导教师______________________ 报告人____________________________ 学号 ______ 时间： 实习主要内容： 1. 运用Multisim仿真软件自行设计一个RLC串联电路，并自选合适的参数。 2. 用调节频率法测量RLC串联谐振电路的谐振频率f 0 ，观测谐振现象。 3. 用波特图示仪观察幅频特性。 4?得出结论并思考本次实验的收获与体会。 主要收获体会与存在的问题: 本次实验用Multisim 仿真软件对RLC串联谐振电路进行分析，设计出了准确的电路模型，也仿真出了正确的结果。通过本次实验加深了自己对RLC振荡电路的理解与应用，更学习熟悉了Multisim 仿真软件，达到了实验的目

的。存在的问题主要表现在一些测量仪器不熟悉，连接时会出现一些错误，但最终都实验成功了。 指导教师意见: 指导教师签字： 年月日 备注: 绪论 Multisim仿真软件的简要介绍 Multisim是In terctive Image Tech no logies公司推出的一个专门用于电子电 路仿真和设计的软件，目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。该软件以图形界面为主，采用菜单栏、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows 应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟练程度自如使用。尤其是多种可放置到设计电路中的虚拟仪表，使电路的仿真分析操作更符合工程技术人员的工作习惯。下面主要针对Multisim11.0软件中基本的仿真与分析方法做简单介绍。 EDA就是“ Electronic Design Automation ”的缩写技术已经在电子设计领 域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片 机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清 单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA已经成为集成 电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。 功能： 1. 直观的图形界面 整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的；

串并联谐振的特点

串联谐振的特点 1.谐振时回路的阻抗最小，且 2.谐振时的回路电流最大，且与激励源同相。 3.谐振时电阻上的电压，与激励源大小相等，相位相同。 4.电路在谐振时，电容上的电压与电感L上的电压相位相反、大小相等，都等于电 源电压的倍。 注意：由于值通常很大，谐振时（或）上的端电压将很高，往往会造成元件的损坏。但谐振时和两端的总等效阻抗为零。 频率特性 图示电路中的电流为： 谐振时的电流为： 可以推导得：，其中，称为相对失谐。 幅频特性 定义：信号幅度随频率变化的关系，则 可以证明：回路值越高，曲线越尖锐，回路选择信号的能力越强，选择性越好。

并联谐振的特点 以下讨论都是在品质因数很高的条件下进行 特点 1.谐振时回路的阻抗最大，且 2.谐振时的回路端电压最大，且与激励源同相 3.电路在谐振时，电容支路和电感支路的电流几乎大小相等、相位相反。二者的大小 近似等于激励电流源的倍。 频率特性 图示电路的端电压为： 在（）的情况下，有 可以推导得：，其中 幅频特性

定义：信号幅度随频率变化的关系，则 可以证明与串联谐振电路相同，回路值越高，曲线越尖锐，回路选择信号能力越强， 选择性越好。 谐振回路的能量关系（功率） 1．不论是串联谐振回路还是并联谐振回路都是由电阻、电容和电感组成。2．电阻是耗能元件，它将消耗能量；电容是储能元件，它将储存电场能量；电感 也是储能元件，它将储存磁场能量。、均不会消耗能量。 3．由于谐振时回路为纯阻性，则激励源提供的能量将全部消耗掉。 4．谐振回路的能量关系：电容储存的电能和电感储存的磁能将以振荡的形式（因为电容端电压和流过电感的电流为正弦信号）互相转换，总的储存能量保持不变。而激 励源供给电路的能量，全部消耗在电阻上转化为热能。 谐振回路的通频带 通频带的意义：定义通频带是为了衡量回路选择一定范围内频率的能力。 谐振回路的选择性： 1．回路的值越高，选择信号的能力越强，偏离谐振频率的信号越容易被抑制。 2．实际信号是由若干频率分量所组成的多频率信号。 3．人们希望谐振电路能够把实际信号中的各有用频率分量都能选择出来；对不需要的频率分量（也称为干扰）能够得到最大限度的抑制。

谐振电路的设计及分析

谐振电路的设计及分析 谐振电路 1.实验目的： 1. 掌握谐振电路、相量法的相关知识 2. 掌握利用Mulstim软件分析验证相关的原理 3. 加深对谐振的理解。 2.实验原理： 在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果我们调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们位相相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。 串联： 1）条件：ω=ω0=1/√LC f=f0=1/2π√LC 2）当在谐振时的感抗和容抗在量值上相等，其值称为谐振电路的特性阻抗，其值为ω0L= 3）品质因数：Q== 并联： 1）条件：ω=ω0=1/√LC f=fo=1/2π√LC 2）品质因数：Q==R 3.实验步骤： 1）画出电路 2）算出理论值 3）利用Mulstim软件分析验证 4）得出结论

理论值： 串联 ?Im =C j L j R Usm ωω1 ++?=A A j j ?∠=-+∠0110010010010 i(t)=1cos105t A V j C j Ucm V V j L j Ulm V V R Urm ?-∠=?∠?-==?∠=?∠?==?∠=?∠?==? ?????9010001100Im 9010001100Im 0100110Im ωω u R (t)=10cos105t V u L (t)=100cos(105t+90°) V u C (t)=100cos(105t-90°) V Q==R =10=0.1 0= 并联

?Im =C j L j R Usm ωω1 1 ++?=A A j j ?∠=-+∠01.01001 i(t)=0.1cos103t A ?Irm =R ?Usm =A A ?∠=∠01.01001Ω i(t)=0.1cos103t A ?Ilm =L j Usm ω?=A A j ?-∠=∠90101 i(t)= 1cos （103t-90°） A ?Icm =C j Usm ω1 ?=A A j ?∠=-∠90101 i(t)=1cos （103t+90°） A Q==R =10=10 0= I I R I L I C

串联谐振电路分析

外施耐压串联谐振电路分析 已知：串联谐振装置电抗器组合方式为两串三并（即三条并联支路上各有两个电抗器串联起来），单个电抗器电感值为L ，单个电抗器电阻值为r ，所有电抗器的铭牌参数均一致。被试品电容值为C ，试验中被试品加压到U ，励磁变选用的高低压抽头电压变比为K ，励磁变视在功率S ，励磁变额定电压U o ，励磁变额定电流为I o ，被试品加压到U 时励磁变的损耗为P 损耗。 一．需计算量如下： 1.画出串联谐振时整个电路的基本电路图。 2.画出谐振时高压侧的向量图。 3.串联谐振频率f 的计算公式。 f= LC 21 π（本题装置串联谐振频率f=LC 832 π） 4.串谐高压侧电路电流I 高压侧的计算公式，并且算出分配到单个电抗器的电 流，电压时多少？ I 高压侧=U jC f 2 π；谐振时：分配到单个电抗器电流L I = LC UC 6；

分配到单个电抗器电压L U =2 U -。 5.串谐低压侧电路电流I 低压侧的计算公式。 I 低压侧=U jC f 2 **πK 6.电路品质因数Q （放大倍数）的计算公式。 Q= wCR 1或R wL （本题装置串联谐振品质因数Q=C 232 r L ） 7.被试品或电抗器组合的无功功率Q 无功计算公式。 Q 无功=2U jC f 2 *π 或L 2233U C f j8- *π （=L 32L,本题Q 无功= 3 L U C f j16-2233 *π ） 8.串联谐振高压侧有功功率P 计算公式。 P=R 2222U C f 4 - *π （=R 32r 本题P=3 r U C f 8-2222 *π） 9.串联谐振高压侧电路总功率P 总计算公式。 P 总=2U jC f 2 *πL 2233U C f j8- *πR 2222U C f 4- *π 化简 P 总 = ()jCR f 2-CL f 4-1U jC f 22***πππ （= L 32L ；=R 32r 本题P 总=?? ? ??***3jCr f 4-3CL f 8-1U jC f 22πππ ； 谐振时P 总=R 2 2 2 2U C f 4- *π=3 r U C f 8-2 222 *π） 10.励磁变输出高压U 输出，I 输出，P 输出计算公式。 I 输出=U jC f 2 *π U 输出=U jC f 2 *π（C L R j f 21 j f 2*+*+ππ） （= L 32L ；=R 32r 本题U 输出=U jC f 2 *π（C j f 213jL f 43r 2*+*+ππ））

RLC串联谐振电路

《模拟电子技术实验》课程 实验报告 实验项目：R，L，C串联谐振电路 姓名：*** 学号：*** 学院：信息学院专业：物联网工程指导教师：*** 日期：2018.6.10

一．实验目的 1.学习R ，L ，C 串联电路的幅频特性曲线 2.学会利用公式计算R,L,C 串联电路的谐振频率f 0和品质因素Q,以及通频带宽Δf 3.学会利用示波器读出R ，L ，C 串联电路谐振频率f 0 二．实验仪器 1.示波器 2.DGJ-1电工试验台 三．实验内容涉及的基本理论 1. 在如左图所示的R 、L.C 串联电路中，当正弦交流信号源的频率f 改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f 而变。取电阻R 上的电压u 。作为响应，当输入电压u 的幅值维持不变时，在不同频率的信号激励下，测出Uo 之值，然后以f 为横坐标，以Uo/Ui;为纵坐标(因Ui 不变，故也可直接以Uo 为纵坐标)，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如右图所示。 2.在f=fo= LC π21 处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时X L =X C ，电 路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui 为定值时，电路中的电流达到最大值， 且与输入电压Ui 同相位。从理论上讲，此时Ui=U R =Uo,U L =U C =QUi,式中的Q 称为电路的品质因数。 3、电路品质因数Q 值的两种测量方法一是根据公式Q= O L U U =O C U U 测定，Uc 与U L 分别为谐振时电容器C 和电感线圈L 上的电压；另一方法是通过测量谐 振曲线的通频带宽度Δf=f 2-f 1,

RLC串联谐振电路的实验报告

RLC串联谐振电路的实验报告 （1）实验目的： 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理： RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω 0 =1/LC，谐振频率f =1/2πLC。谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω 0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω 时，电路呈感性，阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 （1）、回路阻抗Z 0=R,| Z |为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。 （2）、回路电流I 0的数值最大，I =U S /R。 （3）、电阻上的电压U R 的数值最大，U R =U S 。 （4）、电感上的电压U L 与电容上的电压U C 数值相等，相位相差180°，U L =U C =QU S 。 2、电路的品质因数Q 电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即： Q=U L （ω ）/ U S = U C （ω ）/ U S =ω L/R=1/R* （3）谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。

在U S 、R、L、C固定的条件下，有 I=U S / U R =RI=RU S / U C =I/ωC=U S /ωC U L =ωLI=ωLU S / 改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路 电流与电阻电压成正比。从图中可以看到，U R 的最大值在谐振角频率ω 处，此 时，U L =U C =QU S 。U C 的最大值在ω<ω 处，U L 的最大值在ω>ω 处。 图表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中（Q 11/2时，U C 和U L 曲线才出现最大值，否则U C 将单调下降趋于0，U L 将单调上升趋于U S 。 仿真RLC电路响应的谐振曲线的测量

LCR串联谐振电路基础知识

LCR串联谐振电路基础知识 1. 谐振定义：电路中L、C 两组件之能量相等，当能量由电路中某一电抗组件释出时，且另一电抗组件必吸收相同之能量，即此两电抗组件间会产生一能量脉动。 2. 电路欲产生谐振，必须具备有电感器L及电容器C 两组件。 3. 谐振时其所对应之频率为谐振频率(resonance)，或称共振频率，以f r表示之。 4. 串联谐振电路之条件如图1所示：当Q=Q ?I2X L = I2 X C也就是X L =X C时，为R-L-C串联电路产生谐振之条件。 图1 串联谐振电路图 5. 串联谐振电路的特性： (1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即Z =R+jX L?jX C=R (2) 电路电流为最大。即 (3) 电路功率因子为1。即 (4) 电路平均功率最大。即P=I2R (5) 电路总虚功率为零。即Q L=Q C?Q T=Q L?Q C=0 6. 串联谐振电路频率计算公式： (1) 公式： (2) R - L -C串联电路欲产生谐振时，可调整电源频率f 、电感器L 或电容器C 使其达到谐振频率f r，而与电阻R完全无关。 7. 串联谐振电路品质因子(Q值)： (1) 定义：电感器或电容器在谐振时产生的电抗功率与电阻器消耗的平均功率

之比，称为谐振时之品质因子。 (2) Q值计算公式： (3) 品质因子Q值愈大表示电路对谐振时之响应愈佳。一般Q值在10～100 之间。 8. 串联谐振电路阻抗与频率之关系如图(2)所示： (1) 电阻R 与频率无关，系一常数，故为一横线。 (2) 电感抗X L=2 πfL ，与频率成正比，故为一斜线。 (3) 电容抗与频率成反比，故为一曲线。 (4) 阻抗Z = R+ j(X L?X C) 当f = f r时，Z = R 为最小值，电路为电阻性。 当f ＞ f r时，X L＞X C，电路为电感性。 当f ＜fr时，X L＜X C，电路为电容性。 当f = 0或f = ∞时, Z = ∞ ，电路为开路。 (5) 若将电源频率f由小增大，则电路阻抗Z 的变化为先减后增。 9. 串联谐振电路之选择性如图(3)所示： (1) 当f = f r时, ，此频率称为谐振频率。 (2) 当f = f1或f 2时, ，此频率称为旁带频率、截止频率或半功率频率。