RC电路的频率响应、选频网络特性测试的分析与仿真

article/2025/9/17 2:17:03

目录

7.1  目的

7.2  分析原理

7.3  仿真分析  

7.4  注意事项

7.5  总结与思考

7.1  目的

1. 掌握系统频率特性曲线的测试方法。

2. 了解常用线性系统的选频特性和相移特性。

7.2  分析原理

1．系统的频率响应特性

从理论课程的学习中可知，系统可以从时间域和频率域两个角度来进行研究。一个LTI系统，时域、频域之间的关系符合图7-1。

图7-1  LTI系统时域、频域之间的关系

把系统的频域响应向量R(jω)与激励向量E(jω)相比，即得到系统的频率响应特性

系统的频率响应特性其模H(jω)和幅角ϕ(ω)都是频率的函数。H(jω)称为系统的“幅度频率响应特性”，它反映了响应与激励在幅度上与频率的关系，简称幅频特性；ϕ(ω)称为系统的“相位频率响应特性”，它反映了响应与激励的相移与频率的关系，简称相频特性。幅频特性和相频特性两者统称为系统的“频率响应特性”，简称“频率特性”或“频响特性”。

2．系统频率特性的测试方法

系统频率特性分为系统的幅频特性和相频特性两大部分。

（1）系统幅频特性的测试

系统幅频特性的测量方法主要有逐点描绘法和扫频测量法。

逐点描绘法是严格按照频率特性的定义进行的。图7-3为逐点描绘法测量系统频率特性的原理方框图。其中，信号发生器为系统提供频率可调、幅度恒定的输入电压U1，在整个工作频段内逐点改变输入信号的频率f，用交流电压表分别测出对应各个测量频率f时的输入电压U1和输出电压U2，计算出U2与U1的比值，即可根据测量数据描绘出幅频特性曲线。

图7-3  逐点描绘法测量系统频率特性的原理方框图

逐点描绘法的优点是可以使用常用的简单仪器进行测量，但由于测量一条特性曲线需取的频率点一般需要7个以上，较费时间。而且由于测量时间过长会因测量仪器不稳定等原因影响到测试数据的准确性，因此，所测得的频率特性是近似的。

扫频测量法主要使用频率特性测试仪（又称扫频仪）进行测量，它能在仪表的荧光屏上直接显示出一定频率范围内的频率特性曲线。此方法本书不做详细介绍。

（2）系统相频特性的测试

系统相频特性可以采用示波器测量法和交流电压表间接测量法进行测试，这两种方法本质上仍然属于逐点描绘法。

采用示波器测量法可以根据图7-3，使用双踪示波器来完成测试。即在整个工作频段内逐点改变输入信号的频率f，测量出系统中同频率正弦输入信号U1与输出信号U2之间的时间差B，以及该正弦信号的周期A，然后根据公式计算出相位差，即可描绘出相频特性曲线。

采用交流电压表间接测量法，则只适用于元件较少的电路系统。可以根据幅频测量时获得的输入电压U1和输出电压U2，以及它们之间的相量关系图，计算出对应各频率点的相位差j，描绘出相频特性曲线。

7.3  仿真分析  

1.测量RC 高通电路的幅频特性和相频特性

（1）搭建RC高通滤波器实验电路。

（2）根据原理，已知该电路的幅频特性和相频特性曲线如图7-5所示，其中f≥fc的频率范围为系统的通频带，截止频率。 

（3）测量幅频特性。调节信号源DDS的频率在0.1～15kHz范围之间变换，在这个范围内选取测量频率点，测量U1并保持其为2V，再测量对应各频率xU2的数据，将数据记入表7-1中。计算，在坐标纸上逐点描绘RC高通电路的幅频特性曲线。

   图7-5  RC高通电路的幅频特性和相频特性            

表7-1  RC高通电路幅频特性和相频特性的测量

f /kHz

0.2

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

5.0

6.0

8.0

10.0

12

U1/V

1.998

1.995

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

U2/V

0.192

0.467

0.865

1.167

1.388

1.537

1.644

1.714

1.775

1.845

1.884

1.936

1.956

1.965

U2/U1

0.096

0.234

0.433

0.584

0.695

0.770

0.823

0.858

0.889

0.924

0.943

0.969

0.969

0.984

ϕ读测/°

90

67.5

56.25

56.25

45

33.75

33.75

22.5

22.5

22.5

11.25

11.25

11.25

11.25

注意记录fc=      2081.5  HZ ，f'c =   2140    HZ     。其中，fc为RC高通电路截止频率的理论值。当输入信号的频率f =fc时，输出信号的电压应符合U2 = 0.707U1。实验中，请根据这一特性测出该电路截止频率的实际测量值f'c。

（4）测量相频特性。将双踪示波器同时测量输入电压U1和U2，用双踪示波器读测对应不同频率时的相位差，数据记入表7-1中ϕ读测一栏。在坐标纸上逐点描绘RC高通电路的相频响应曲线。

 （信号源输出频率为0.2kHz时波形差和U1与U2的测量结果）

 （信号源输出频率为0.2kHz时正弦波周期的测量结果）

 （RC高通电路幅频特性曲线）

 （RC高通电路相频特性曲线）

2.测量RC 低通电路的幅频特性和相频特性

（1）搭建RC低通滤波器实验电路。

 （2）根据原理，已知该电路的幅频特性和相频特性曲线如图7-5所示，其中f≤fc的频率范围为系统的通频带，截止频率。

（3）测量幅频特性。调节信号源DDS的频率在0.1～15kHz范围之间变换，在这个范围内选取测量频率点，用交流电压表测量U1并保持其为2V，再测量对应各频率时U2的数据，将数据记入表7-2中。计算，在坐标纸上逐点描绘RC低通电路的幅频特性曲线。

表7-2  RC低通电路幅频特性和相频特性的测量

f /kHz

1

2

3

4

5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

10

12

U1/V

1.992

1.996

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

1.997

U2/V

1.979

1.924

1.844

1.748

1.640

1.536

1.486

1.434

1.383

1.333

1.291

1.250

1.170

1.025

U2/U1

0.993

0.964

0.923

0.875

0.821

0.769

0.744

0.718

0.693

0.668

0.646

0.626

0.586

0.513

ϕ /°

0

22.5

22.5

33.75

33.75

45

45

45

45

56.25

56.25

56.25

56.25

67.5

注意记录fc=    7246      ，f'c =    7000     。其中，fc为RC低通电路截止频率的理论值。当输入信号的频率f =fc时，输出信号的电压应符合U2 = 0.707U1。实验中，请根据这一特性测出该电路截止频率的实际测量值f'c。

（4）测量相频特性。将双踪示波器同时测量输入电压U1和U2，用双踪示波器读测对应不同频率时的相位差，数据记入表7-2中ϕ一栏。在坐标纸上逐点描绘RC低通电路的相频响应曲线。

 （信号源输出频率为1kHz时波形差和U1与U2的测量结果）

 （信号源输出频率为1kHz时正弦波周期的测量结果）

 （RC低通电路幅频特性曲线）

 （RC低通电路相频特性曲线）

  3．测量带通滤波器的幅频特性

（1）搭建RC带通滤波器实验电路。

（2）测量幅频特性。

        在0.1～20kHz范围之间选取测量频率点， U1保持其为2V，再测量对应各频率时U2的数据，将测量数据记入表7-3。

        在f0的两边的两个截止频率fc1和fc2之间为通带，对应U2U1的比值应为0.707。实验中应测量电路的实际频率f'c1和f'c2，将测量数据记入表7-3。在坐标纸上逐点描绘电路的幅频特性曲线。

表7-3  RC双T形电路幅频特性的测量

f /kHz

2

2.5

3

4

5

6

7

8

10

12

15

18

20

U1/V

2.000

2.000

1.999

2.000

2.000

2.000

1.999

1.998

1.998

1.999

1.996

1.992

1.993

U2/V

1.453

1.549

1.597

1.649

1.667

1.653

1.639

1.615

1.549

1.477

1.364

1.255

1.184

U2/U1

0.7265

0.7745

0.7989

0.8245

0.8335

0.8265

0.8199

0.8083

0.7753

0.7389

0.6834

0.6300

0.5941

/

f'c1=1.84kHz

/

f'c2

正在上传…重新上传取消=13.6kHz

 （信号源输出频率为2kHz时波形差和U1与U2的测量结果）

 （信号源输出频率为2kHz时正弦波周期的测量结果）

 （RC双T形电路幅频特性曲线）

7.4  注意事项

1. 在测量频率范围内各频率点的选择应以足够描绘一条光滑而完整的曲线为准，在变化率小的地方可以少测几点，在变化率大的地方应多测几点，但测量点总数不得少于10个。

2．测量各频率特性时，应注意在改变频率时保持被测电路的输入电压不变。

7.5  总结与思考

1. 列写各实验数据表格。

2. 绘制各实测频率响应特性曲线。(附在每个表格后)

受于文本原因，本文相关实验工程无法展示出来，现已将资源上传，可自行下载。

 山东大学电路分析实验7工程文件RC电路的频率响应及选频网络特性测试-其它文档类资源-CSDN下载山东大学电路分析实验7工程文件RC电路的频率响应及选频网络特性测试详解博客地址：https:/更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/m0_52316372/85943006


http://chatgpt.dhexx.cn/article/Tu3jCqph.shtml

相关文章

RC电路时间常数的定义及计算

RC电路时间常数的定义及计算

转自电子发烧友：http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171101573662.html 时间常数表示过渡反应的时间过程的常数。指该物理量从最大值衰减到最大值的1/e所需要的时间。对于某一按指数规律衰变的量，其幅值衰变为1/e倍时所需的时间称为时间常数。 …
阅读更多...
实验报告：RC电路的充放电过程仿真实验

实验报告：RC电路的充放电过程仿真实验

实验人员：田少军 韦其优 实验目的： 掌握Multisim软件对RC电路充放电过程的仿真方法，理解RC电路的充放电过程的特性和规律，加深对电容器和电阻器的使用和理解。 实验原理： RC电路是由一个电容和一个阻值串联而成的电…
阅读更多...
RC电路充放电时间的计算

RC电路充放电时间的计算

V0是电容上的初始电压值 V1是电容最终可以充到或者放到的电压值 Vt是t时刻电容上的电压值 VtV0(V1-V0)x[1-exp(-t/RC)] 这里的exp是以e为底的指数函数 上面的公式还可以写成 tRCxln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 1.电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电，V00，V1E…
阅读更多...
模拟电路知识点总结（详细版）--放大电路的频率效应(RC电路)

模拟电路知识点总结（详细版）--放大电路的频率效应(RC电路)

一、高通电路 1.1传输特性 A u A_u Au​ R R 1 j ω C \frac{R}{R \frac {1} { j \omega C}} RjωC1​R​   （补充知识：j是复数域中的一个旋转因子） 详细求解思路：   求解 A u A_u Au​就是要求输入与输出的关系。 所以 A…
阅读更多...
RC电路 波形分析

RC电路 波形分析

在模拟及脉冲数字电路中，常常用到由电阻R和电容C组成的RC电路，在些电路中， 电阻R和电容C的取值不同、输入和输出关系以及处理的波形之间的关系，产生了RC电路的 不同应用，下面分别谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、脉…
阅读更多...
RC电路分析计算

RC电路分析计算

RC电路有一个电容和一个电阻组成，可以是并联或者串联，可用作滤波，移相等。下面以RC串联电路为例计算分析电路的电流电压特性和频率特性。 RC串联电路 如上图所示，假设RC电路电源电压为Us，电容大小为C，电容两…
阅读更多...
RC电路一阶线性微分方程

RC电路一阶线性微分方程

电路中一阶线性微分方程 在高等数学中，一阶微分方程求解过程需要先算出齐次的通解，然后再根据初始条件算出特解，计算与推理过程很是复杂。在我们学习电路的时候再遇到这个东西时，会因为之前复杂的求解方式严重打击自信心&#xf…
阅读更多...
RC并联电路传递函数用MATLAb,RC电路（一）RC串联、并联电路详解

RC并联电路传递函数用MATLAb,RC电路（一）RC串联、并联电路详解

由电阻R和电容C组成的电路称为阻容电路，简称RC电路，这是电子电路中十分常见的一种电路，RC电路的种类和变化很多，需要认真学习，深入掌握。 RC串联电路 下图所示是RC串联电路，RC串联电路由一个电阻R1和一个电容C1串联而成。在串联电路中，电容C1在电阻R1后面或前面是一样的…
阅读更多...
详解电路设计中的RC电路

详解电路设计中的RC电路

​ 目录 一、什么是RC电路 二、RC充、放电电路 （1）RC充电电路 （2）RC放电电路 三、RC积分电路 （1）RC积分电路的作用 （2）电路图 四、RC微分电路 （1）R…
阅读更多...
RC电路的充放过程C语言实现,RC电路的瞬态和稳态过程

RC电路的充放过程C语言实现,RC电路的瞬态和稳态过程

RC电路的瞬态和稳态过程 以指数衰减方式进行运动变化，不仅在交流电路中有，在静电学及放射性衰变、原子核裂变中同样出现。在核物理与放射性研究中，半衰期是放射元素的一个特性常数，它与外界条件、元素状态、元素质量无关。在考古学、医学、环境保护学中，放射性元素半衰期这…
阅读更多...
RC电路

RC电路

（1）RC 串联电路 　　电路的特点：由于有电容存在不能流过直流电流，电阻和电容都对电流存在阻碍作用，其总阻抗由电阻和容抗确定，总阻抗随频率变化而变化。RC 串联有一个转折频率： f01/2πR1C1 …
阅读更多...
RC并联电路

RC并联电路

1电容充放电细节 电容是由一对普通的金属平板对组成的，假设上极板有四对正负电荷的粒子对。然后，突然在该电容两端加一个电源。由于电源正极带正电，电源正极成功吸引了两个上极板上的电子过去（此时上极板有两个正电荷&#xff09…
阅读更多...
一阶RC电路实验

一阶RC电路实验

实验六 一阶RC电路实验 一.实验目的 1.培训应用示波器测量电路暂响应过程的技能。观测RC一阶电路暂态过程的动态曲线，测量其时间常数及作为积分应用特性。 2. 观测RLC二阶电路暂态过程的三种状态轨迹，测量并分析其参数。 二.实验仪器和器材 1.实验仪…
阅读更多...
RC电路讲解

RC电路讲解

R和C组成的电路非常多，应用也非常广泛，下面分别谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器以及滤波电路。 1. RC微分电路 如图1所示，电阻R和电容C串联后接入输入信号VI，由电阻R输出信号VO，当RC 数值与输入方波宽度…
阅读更多...
RC电路（一）

RC电路（一）

1、RC充放电时间常数 在模拟/数字电路中，常常用到由电阻R和电容C组成的RC电路，R和C的取值不同，会导致输出波形和输入波形之间的关系也不同，由此也会产生不同的应用。 当t RC时，电容电压0.63E； 当t 2RC时&a…
阅读更多...
RC电路知识讲解

RC电路知识讲解

RC电路是指由电阻R和电容C组成的电路，他是脉冲产生和整形电路中常用的电路。1.RC 1.RC充电电路 电源通过电阻给电容充电，由于一开始电容两端的电压为0，所以电压的电压都在电阻上，这时电流大，充电速度快。随着电容两端…
阅读更多...
web安全之--UrlRewrite

web安全之--UrlRewrite

最近在做一个项目，在做项目的过程中发现，由于自己的命名规范，显示在url地址栏中的信息如果不加修饰，很容易被人理解并且改写。如果让别人看不懂自己网站上的url地址栏的内容是不是非常好呢，于是自己便发时间去查找资料…
阅读更多...
URLRewrite地址重定向的实现

URLRewrite地址重定向的实现

URLRewrite就是我们通常说的地址重写，用户得到的全部都是经过处理后的URL地址。其优点有： （1）提高安全性，可以有效的避免一些参数名、ID等完全暴露在用户面前，如果用户随便乱输的话，不符合规则…
阅读更多...
URLRewrite,地址重写.

URLRewrite,地址重写.

我们为什么要使用URLRewrite重写url技术呢，在网上搜了一下，有篇文章说是有主要三个原因 1、满足搜索引擎的要求 2、隐藏技术实现，提高网站的移植性 3、满足美感的要求 首页，访问其官网：我下载的是最新的目前还处于B…
阅读更多...
urlrewriter 用法

urlrewriter 用法

1、简介 UrlRewriteFilter是一个用于改写URL的Web过滤器，类似于Apache的mod_rewrite。适用于任何Web应用服务器（如Resin，Orion，Tomcat等）。其典型应用就把动态URL静态化，便于搜索引擎爬虫抓取你的动态网页…
阅读更多...
推荐文章

Copyright @ 2022~2023