華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“串聯(lián)諧振“高壓設備供應商而努力。

  在含有電感 L 、電容 C 和電阻 R 的串聯(lián)諧振電路中,需要研究在不同頻率正弦激勵下響應隨頻率變化的情況 ,即頻率特性 。Multisim仿真軟件可以實(shí)現原理圖的捕獲、電路分析、電路仿真、仿真儀器測試等方面的應用,其數量眾多的元件數據庫 、標準化仿真儀器、直觀(guān)界面、簡(jiǎn)潔明了的操作 、強大的分析測試、可信的測試結果都為眾多的電子工程設計人員提供了一種可靠的分析方法 ,同時(shí)也縮短了產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間。

  Multisim 能幫助專(zhuān)業(yè)人員分析電路 , 采用直觀(guān) 、易用的軟件平臺將原理圖輸入 ,并將工業(yè)標準的 Spice 仿真集成在同一環(huán)境中 ,即可方便地仿真和分析電路 。同時(shí) Multisim 為教育工作者的教學(xué)和專(zhuān)業(yè)設計人員分別提供相應的軟件版本 。工程師 、研究人員使用 Multisim 進(jìn)行原理圖輸入 、Spice 仿真和電路設計 ,無(wú)需 Spice 專(zhuān)業(yè)知識, 即可通過(guò)仿真來(lái)減少設計流程前期的原型反復。Multisim 可用于識別錯誤、驗證設計, 以及更快地恢復原型。此外 ,Multisim 原理圖可便捷地轉換到 NI Ultiboard 中完成PCB 設計 。

  Multisim的分析方法

  Multisim 提供了多種分析方法, 它利用仿真產(chǎn)生的數據執行分析 ,分析范圍很廣 ,從基本的到極端的不常見(jiàn)的都有,并可以將一個(gè)分析作為另一個(gè)分析的一部分自動(dòng)執行。對于每種分析方法 , 用戶(hù)只需告訴 Multisim 哪些分析要做 ,系統就會(huì )自動(dòng)地進(jìn)行分析, 并把結果以圖形的方式或數據列表的方式展現出來(lái)。用戶(hù)也可以通過(guò)輸入 Spice 命令來(lái)創(chuàng )建自定義分析。

  交流分析常用于電路的頻率響應 。在交流分析中 ,對于所有的非線(xiàn)性元件的小信號模型 ,首先通過(guò)直流工作點(diǎn)分析計算得到線(xiàn)性之后創(chuàng )建一個(gè)復矩陣 ,直流源都設置為零值。交流源、電容和電感通過(guò)自身的交流模型呈現 ;非線(xiàn)性元件通過(guò)線(xiàn)性交流小信號模型呈現, 它源自直流工作點(diǎn)的運算分析結果 。所有輸入源都被認為是正弦信號,源的頻率被忽略 。如果函數發(fā)生器設置為正弦波以外的波形 ,它將自動(dòng)切換到內置的正弦信號 ,再進(jìn)行分析計算函數和頻率響應 。

  從 Multisim 10 仿真軟件進(jìn)行 RLC 串聯(lián)諧振電路實(shí)驗的結果來(lái)看 , RLC 串聯(lián)諧振電路在發(fā)生諧振時(shí) ,電感上的電壓 U L 與電容上的電壓U C 大小相等 , 相位相反。這時(shí)電路處于純電阻狀態(tài), 且阻抗最小, 激勵電源的電壓與回路的響應電壓同相位。諧振頻率 f 0 與回路中的電感 L 和電容C 有關(guān),與電阻 R 和激勵電源無(wú)關(guān) 。

  品質(zhì)因數 Q 值反映了曲線(xiàn)的尖銳程度 ,電阻 R 的阻值直接影響Q 值 。實(shí)驗過(guò)程中,使用者可方便地選用元器件。通過(guò)虛擬儀器, 免去了昂貴的儀表費用 , 并可以毫無(wú)風(fēng)險地接觸所有儀器,仿真軟件多種分析方法提供了可靠的分析結果 ,這是現實(shí)中很難實(shí)現的 。

一、實(shí)驗目的

1．學(xué)習測定RLC串聯(lián)電路的諧振頻率，加深對RLC串聯(lián)電路諧振特點(diǎn)的理解。

2．學(xué)習測定RLC串聯(lián)電路電流諧振曲線(xiàn)的方法。

3．熟悉數字萬(wàn)用表的使用方法。

二、實(shí)驗原理

1．在圖l所示的RLC串聯(lián)電路中，改變正弦交流信號Ui的頻率f時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之改變，電路中的電流也隨f而改變。在保持Ui幅度不變時(shí)，改變Ui的頻率f，在不同頻率的作用下，測出R兩端電壓U0，則I=，然后以f為橫坐標，以I為縱坐標，繪出光滑的曲線(xiàn)，即為RLC電路的幅頻特性，也稱(chēng)為電流諧振曲線(xiàn)，如圖2所示。

2、在處，即（XL=XC）

幅頻特性曲線(xiàn)尖峰所在的頻率點(diǎn)，該頻率點(diǎn)稱(chēng)為諧振頻率，此時(shí)電路呈純阻性，電路總阻抗最小Z=R，在Ui為定值時(shí)，電路中的電流I0達到最大值，且與輸入電壓Ui同相位，理論上，此時(shí)UL0=UC0=QUi。

式中Q稱(chēng)為電路的品質(zhì)因數，即

當L、C一定時(shí)，Q值由電路中的總電阻決定，電阻R越小，品質(zhì)因數Q越大。

3．電路品質(zhì)因數Q值的兩種測量方法。

（1）根據公式

測定，UL0與UC0分別為諧振時(shí)電感和電容上的電壓；

（2）通過(guò)測量諧振曲線(xiàn)的通頻帶寬度再根據求出Q值，式中為諧振頻率，和是失諧時(shí)，幅度下降到最大值的0.707倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。Q值越大，曲線(xiàn)越尖銳，通頻帶越窄，電路選頻特性越好。

三、實(shí)驗儀器

1.函數信號發(fā)生器

2.臺式萬(wàn)用表

3雙蹤示波器

4.KHDL-3實(shí)驗箱

（注：本實(shí)驗中L約為30mH）

四、實(shí)驗內容及步驟  

  按圖3電路接線(xiàn)，取R＝200Ω，C=0.1uf，調節函數信號發(fā)生器，使其輸出一個(gè)1V的正弦信號（DM-441B的AC 2V 擋測得），并在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中保持Ui=1V幅值不變。

1、找出電路的諧振頻率 。其方法是，將數字萬(wàn)用表接在電阻R兩端，令信號源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號發(fā)生器的輸出電壓幅度不變），當UO的讀數為最大時(shí)，讀出信號發(fā)生器的頻率顯示值，即為諧振頻率fo，然后測量出U0、UC0、UL0之值（注意及時(shí)更換萬(wàn)用表的量程）

2、測定電流諧振曲線(xiàn)。在諧振點(diǎn)兩側，應先測出 和 相應的U0值，然后逐點(diǎn)測出不同頻率下U0值

五、實(shí)驗報告

根據實(shí)驗數據繪制出兩種R參數下的幅頻特性

六、實(shí)驗預習

1、根據實(shí)驗電路給出的元件參數值（L=30mH，C=0.1uF），估算電路的諧振頻率，估算兩種R參數下品質(zhì)因數Q和通頻帶。

2、如何判別電路是否發(fā)生諧振？

3、電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，為什么輸入電壓不能太大?如果信號源電壓1Ｖ，電路諧振時(shí)，用數字萬(wàn)用表測UL和UC，應該選擇多大的量程？

七、實(shí)驗注意事項

1．實(shí)驗過(guò)程中測量電壓時(shí)，注意萬(wàn)用表的當前狀態(tài)應設置為交流電壓

2．實(shí)驗過(guò)程中要始終保持Ui電壓值為1V不變，特別是改變頻率時(shí)尤其要注意。

3．在測量UC0和UL0數值前，應根據實(shí)驗前估算的數值及時(shí)更換萬(wàn)用表的量程，在測量UC0和UL0時(shí)，萬(wàn)用表的“紅表筆”端接C與L的公共點(diǎn)，其黑表筆分別觸及L和C的另外一端。