一、实验目的
1. 掌握二阶并联谐振电路的基本构成及谐振的条件;
2. 掌握二阶并联谐振电路谐振频率、品质因数、上限频率、下限频率的含义,以及通过实验获得各参数的方法;
3. 掌握并联电路矢量图的画法,以及发生谐振时电感电流和电容电流的关系。
二、实验仪器
1. Ground
2. 交流电流源
3. 普通电阻
4. 普通电容
5. 普通电感
6. 电流探针
7. 频率计
8. 双通道示波器
三、实验原理
(1)谐振条件
在图1所示的电路中有:
式中,G0=R。
图1 RLC并联电路及向量模型
显然,当满足时,Y(jω)=G0=1/R,电路发生谐振。可以求得并联谐振角频率:
(2)谐振时的电压和电流
RLC并联电路谐振时,导纳Y(jω)=G0=1/R,具有最小值。若端口外加电流源,电路谐振时的电压为:
电路谐振时电压达到最大值,此时电阻、电感和电容中的电流分别为:
其中,称为RLC并联电路的品质因数,其量值等于谐振时感纳或容纳与电导之比。由此可见,谐振时电阻电流与电流源电流相等,电感电流与电容电流之和为零,即。电感电流或电容电流的幅度为电流源电流或电阻电流的Q倍,即IL=IC=QIs=QIR。
图2给出了RLC并联电路的阻抗、相位差和电压随频率的变化关系。
图2 RLC并联电路的阻抗特性、幅频特性、相频特性
由以上分析可知RLC并联电路对交流信号具有选频特性,在谐振频率点附近,有较大的信号输出,其它频率的信号被衰减。谐振电路在通信领域、高频电路中有非常广泛的应用。