LC谐振电路Multisim模拟实验
当输入信号的为频率为100KHz幅值为5V的正弦波信号时,远远大于谐振频率1KHz,此时,由示波器可以看到输出波形为正弦波,频率为1KHz,幅值为4.91V,非常接近输入信号。当输入信号的为频率为1KHz幅值为5V的正弦波信号时,等于谐振频率1KHz,此时,通过示波器可以看到输出波形幅值是8.2mV,与输入信号的5V幅值相比,大幅度降低,说明与谐振频率相同的信号不能通过并联谐振电路。当信号源的频率
谐振频率计算公式
LC申联和并联谐振频率计算公式:f=1/(2π√LC),串联和并联电路计算公式相同。
RLC串联谐振原理:在RLC串联电路中,当外加角频率为ω的正弦电压U时,电路中的电流为I,即I=U/(R^+j(ωL-1/ωC) ),式中,R^=R+r,r为线圈电阻。当ωL=1/ωC时,电路发生串联谐振,谐振频率为f=1/(2π√LC), 该式即为产生串联谐振顶点条件。改变L、C或电源频率f都可以实现谐振。
串联谐振
串联谐振电路图:
串联谐振电路仿真数据:
信号源频率 | 通道1幅值电压 | 通道2幅值电压 | 电流 | 阻抗 | 能否正常输出信号源 |
---|---|---|---|---|---|
100Hz | 4.99V | 31.7mV | 2.24mA | 1458Ω | 否 |
1KHz | 4.951V | 4.548V | 326.8mA | 10Ω | 能 |
10KHz | 4.96V | 31mV | 2.2mA | 1590Ω | 否 |
ps:输入信号的都是幅值为5V的正弦交流信号。通道1是LC串联谐振电路的输入端信号,通道2是LC串联谐振电路的输出端信号。电流是串联电路中的电流。
1.改变信号源频率
当信号源的频率是谐振频率1KHz时:此时可以发现信号可以完整的通过,幅值还是5V,频率是1KHz,信号并没有失真。电路中阻抗等于容抗,二者相互补偿,二者电压大小相等,相位相反。相当于电路中阻抗只有电阻。
串联谐振电路的输出波形:
当信号源频率大于谐振频率变成10KHz时:此时可以发现,通过电路的信号幅值大幅度降低,由原来的5V变成了31mV。
通道二输出波形的数据
当信号源频率小于谐振频率变成100Hz时:此时可以发现,通过电路容的信号幅值同样大幅度降低,由原来的5V变成了31mV。
通道2输出波形数据:
2.改变电阻
改变电阻并不影响谐振频率,还是在频率为1KHz时发生谐振。输入1KHz信号通过谐振电路还是能够输出完整的信号。
3.改变电容
当电容变成10uF时,经过计算,电路的谐振频率变成了316Hz,此时信号源输入1KHz,输出信号的幅值只有0.341V,说明信号并不能完整的通过谐振电路。
4.改变电感
将电感变成250mH,经过计算此时的谐振频率变成了318Hz,此时输入1KHz的5V正弦交流信号,输出1KHz的34mV的正弦交流信号,可以看到信号幅值大幅减低,信号并不能完整通过谐振电路。
并联谐振
并联谐振电路图:
并联谐振电路仿真数据:
信号源频率 | 通道1幅值电压 | 通道2幅值电压 | 电流 | 阻抗 | 能否正常输出信号源 |
---|---|---|---|---|---|
10Hz | 5V | 4.94V | 349mA | 10Ω | 能 |
1KHz | 4.939V | 8.249mV | 575uA | 8700Ω | 否 |
100KHz | 4.95V | 4.905V | 349mA | 10Ω | 能 |
ps:输入信号都是幅值为5V的正弦信号。通道1是LC并联谐振电路的输入端信号,通道2是LC并联谐振电路的输出端信号。电流是电路中的干路电流。
信号频率为10Hz时:
输入信号的为频率为10Hz幅值为5V的正弦波信号时,远远小于谐振频率1KHz,此时,由示波器可以看到输出波形为正弦波,频率为1KHz,幅值为4.92V,非常接近输入信号。说明远小于谐振频率的信号也可以通过并联谐振电路。
信号频率为1KHz时:
当输入信号的为频率为1KHz幅值为5V的正弦波信号时,等于谐振频率1KHz,此时,通过示波器可以看到输出波形幅值是8.2mV,与输入信号的5V幅值相比,大幅度降低,说明与谐振频率相同的信号不能通过并联谐振电路。
通道2波形图数据:
信号频率为100kHz时:
当输入信号的为频率为100KHz幅值为5V的正弦波信号时,远远大于谐振频率1KHz,此时,由示波器可以看到输出波形为正弦波,频率为1KHz,幅值为4.91V,非常接近输入信号。说明远大于谐振频率的信号可以通过并联谐振电路。
结论
串联谐振电路对于与谐振频率相同的信号具有选择作用,只允许频率相同的信号通过。并联谐振电路对于与谐振电路相同的信号具有过滤作用,不允许与谐振频率相同的信号通过。
在实际实验时电阻选择一定不能太小,因为现实中的信号发生器是有阻抗的,一般选择10K欧姆的电阻输入的信号源就不会失真。
更多推荐
所有评论(0)