電路分析實驗箱--RC選頻網絡特性測量
一、實驗目的
1、熟悉文氏電橋電路的結構特點及應用。
2、學習用交流電壓表和示波器測定文氏電橋的幅頻特性和相頻特性。
二、實驗原理
文氏電橋電路是一個RC的串、并聯電路，如圖14-1所示，該電路結構簡單，被廣泛應用于低頻振蕩電路中作為選頻環節，可以獲得很高純度的正弦波電壓。
圖14-1
1、用函數信號發生器的正弦輸出信號作為電橋的激勵信號U
i，并保持信號電壓U
i不變的情況下，改變輸入信號的頻率f，用交流毫伏表或示波器測出相應于各個頻率點的輸出電壓值U
O，將這些數據畫在以頻率f為橫軸，輸出電壓U
O為縱軸的坐標紙上，用一條光滑的曲線連接這些點，該曲線就是電路的幅頻曲線。
文氏電橋的一個特點是其輸出電壓幅度不僅會隨輸入信號的頻率變化，而且會出現一個與輸入電壓同相位的最大值。如圖14-2所示。
圖14-2
由電路分析得知，該網絡的傳遞函數為
當角頻率
時，則
，此時，
與
同相。即RC串、并聯電路具有帶通特性。
2、將上述電路的輸入和輸出分別接入雙蹤示波器的兩個輸入端YA和YB，改變輸入正弦信號的頻率，觀察相應的輸入和輸出波形的時延
及信號的周期T，則兩波形間的相位差為
（輸出相位與輸入相位之差）
將各個不同頻率下的相位差Ф畫在以頻率f為橫軸，以相位差Ф為縱軸的坐標紙上，用一條光滑的曲線連接這些點，該曲線就是電路的相頻曲線。如圖14-3所示。
圖14-3
由電路分析理論得知，當
時，即
時，Ф=0，即U
O和U
i同相位，相位差為零。
三、實驗設備
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序號 |
名稱 |
型號與規格 |
數量 |
備注 |
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1 |
低頻信號發生器 |
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1 |
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2 |
交流毫伏表 |
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1 |
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3 |
雙蹤示波器 |
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1 |
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四、實驗內容與步驟
1、測量RC串、并聯電路的幅頻特性。
（1）按圖14-1電路接線，取R=1K，C=0.1μF。
（2）調節低頻信號源的輸出電壓為3V的正弦波，接到圖14-1的輸入端U
i。
（3）改變信號源頻率f，并保持Ui=3V不變，測量輸出電壓U
O，記錄數據。（可先測量β=1/3時的頻率f
0，然后再在f
0左右設置其它頻率點，測量U
O）
（4）另選一組參數，取R=2KΩ，C=0.22μF，重復上述測量。
（5）將上述測量數據填入表14-1。
表14-1
R=1KΩ
C=0.1μF |
f(HZ) |
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U0(v) |
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R=200Ω
C=2.2μF |
f(HZ) |
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U0(v) |
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2、測量RC串、并聯電路的相頻特性
將圖14-1電路的輸入輸出端（U
i、U
O）分別接至雙蹤示波器的兩個輸入端YA和YB，改變輸入信號頻率，觀察不同頻率點處，相應的輸入與輸出波形間的時延τ及信號周期T，計算兩波形間的相位差。將數據填入表14-2。
表14-2
R=1KΩ
C=0.1μF |
f(Hz) |
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T(ms) |
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τ(ms) |
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相位差Φ |
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R=2KΩ
C=0.22μF |
f(Hz) |
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T(ms) |
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τ(ms) |
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相位差Φ |
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五、實驗注意事項
由于低頻信號源內阻的影響，注意在調節輸出頻率時，應同時調節輸出幅度，使實驗電路的輸入電壓保持不變。
六、預習思考題
1、根據電路的兩組參數，分別估算文氏電橋的固有頻率。
2、推導RC串并聯電路的幅頻、相頻特性的數學表達式。
七、實驗報告
1、根據實驗數據，繪制幅頻特性和相頻特性曲線，找出最大值，并與理論計算值比較。
2、討論實驗結果。
