实验18 RLC串联谐振电路的仿真

一、实验目的

1．验证RLC串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。

二、实验原理与说明

RLC串联电路图如图2-18-1所示。

图2-18-1　RLC串联电路原理图

当电路发生谐振时，或 （谐振条件）

RLC串联电路谐振时，电路的阻抗最小，电流最大；电源电压与电流同相；谐振时电感两端电压与电容两端电压大小相等，相位相反。

三、实验内容与步骤

1．电路谐振条件验证方法

这里有几种方法可以观察电路发生串联谐振：

（1）利用电压表测量电感元件和电容元件的电压值，两者相等时即为串联谐振。

（2）利用示波器观察电源电压与电阻两端电压的波形，两者同相即为串联谐振。

该实验要求同学自行设计电路参数，根据理论计算出谐振时的电感、电容大小，并选取几组不同的数值，通过改变元件参数得到谐振的条件。记录每一组测试时的电容、电感的参数及电源电压与电感、电容两端电压的大小。

2．RLC串联谐振电路的特点

RLC串联谐振电路有几个主要特征：

（1）谐振时，电路为阻性，阻抗最小，电流最大。

可在电路中串入一电流表，在改变电路参数的同时观察电流的读数，并记录，测试电路发生谐振时电流是否为最大。

（2）谐振时，电源电压与电流同相。

这可以通过示波器观察电源电压和电阻负载两端电压的波形中否同相得到。

（3）谐振时，电感电压与电容电压大小相等，相位相反。

这可以通过示波器观察电感和电容两端的波形是否反相得出，还可用电压表测量其大小。

3．在EWB的电路工作区按图2-18-1连接电路并存盘。注意不一定选择图中的参数。

4．根据自己设计的参数并选择合适的方法验证串联谐振条件。并将数据记录在表格中。

5．根据上述给出的方法或自行设计的方法验证串联谐振的条件。

四、实验注意事项

1．使用EWB时注意选择适当的仿真仪表量程。

2．注意仿真仪表的接线是否正确。

3．每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。

4．使用示波器时要注意选择合适的时间和幅值来观察波形。

五、实验报告要求

按规定完成实验报告，并回答以下问题：

1．你设计的电容和电感元件参数是多少？如果观察这一电路，你所选择示波器的单位格时间和幅值各为多少？

2．你在进行电路测试时发现了什么问题？你是如何解决的？

 

第二篇：电路仿真实验报告

实验一  电路仿真

一、实验目的

通过几个电路分析中常用定理和两个典型的电路模块，对Multisim的主窗口、菜单栏、工具栏、元器件栏、仪器仪表和一些基本操作进行学习。

二、实验内容

1.叠加定理：在任何由线性元件、线性受控源及独立源组成的线性电路中，每一支路的响应都可以看成是各个独立电源单独作用时，在该支路中产生响应的代数和；

2.戴维南定理：一个含独立源、线性受控源、线性电阻的二端电路N，对其两个端子来说都可以等效为一个理想电压源串联内阻的模型。其理想电压源的数值为有源二端电路N的两个端子间的开路电压u_oc，串联的内阻为N内部所有独立源等于零，受控源保留时两端子间的等效电阻R_eq，常记为R₀；

3.互易定理：对一个仅含线性电阻的二端口，其中，一个端口夹激励源，一个端口做响应端口。在只有一个激励源的情况下，当激励与响应互换位置时，同一激励所产生的响应相同；

4.暂态响应：在正弦电路中，电量的频率、幅值、相位都处于稳定的数值，电路的这种状态称为稳定状态。电路从一种稳态向另一种稳态转换的过程称为过渡过程，由于过渡过程一般都很短暂，因此也称为暂态过程，简称暂态；

5.串联谐振：该电路是一个由电阻、电容和电感串联组成，当激励源的频率达到谐振频率时，输出信号的幅值达到最大。

三、实验结果及分析

1.叠加定理：

  ①两个独立源共同作用时：

  

②电压源单独作用时：

③电流源单独作用时：

     2.戴维南定理：

 

所以，根据戴维南定理可知，该电路的戴维南等效电阻

                          R_eq=10.033/(781.609*10^-6) =12.8 kΩ

     3.互易定理：

当激励源与响应互换位置之后，

 

该激励源所产生的响应不变。

      4.暂态响应：

       ①当电容C=4.7uF时，

       

      ②当电容C=1uF时，

      

对比①、②所对应的输出响应的波形图可以得知：电容容量减小之后，暂态过程所经历的时间变短了，波形上升沿河下降沿变陡了。

5.串联谐振：

 

                  串联谐振电路的幅频特性曲线

                           相频特性曲线

四、问题与总结

    通过本次仿真实验，对电路课本上叠加定理、戴维南定理、互易定理以及暂态响应和串联谐振电路进行了相应的论证，同时对这几个简单的定理进行了相应的回顾与复习。另外对Multisim的主窗口、菜单栏、工具栏、元器件栏、仪器仪表有了一定的了解，对Multisim这个仿真软件有了初步的认识。