电路分析实验箱--RC选频网络特性测量
一、实验目的
1、熟悉文氏电桥电路的结构特点及应用。
2、学习用交流电压表和示波器测定文氏电桥的幅频特性和相频特性。
二、实验原理
文氏电桥电路是一个RC的串、并联电路，如图14-1所示，该电路结构简单，被广泛应用于低频振荡电路中作为选频环节，可以获得很高纯度的正弦波电压。
图14-1
1、用函数信号发生器的正弦输出信号作为电桥的激励信号U
i，并保持信号电压U
i不变的情况下，改变输入信号的频率f，用交流毫伏表或示波器测出相应于各个频率点的输出电压值U
O，将这些数据画在以频率f为横轴，输出电压U
O为纵轴的坐标纸上，用一条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是电路的幅频曲线。
文氏电桥的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率变化，而且会出现一个与输入电压同相位的最大值。如图14-2所示。
图14-2
由电路分析得知，该网络的传递函数为
当角频率
时，则
，此时，
与
同相。即RC串、并联电路具有带通特性。
2、将上述电路的输入和输出分别接入双踪示波器的两个输入端YA和YB，改变输入正弦信号的频率，观察相应的输入和输出波形的时延
及信号的周期T，则两波形间的相位差为
（输出相位与输入相位之差）
将各个不同频率下的相位差Ф画在以频率f为横轴，以相位差Ф为纵轴的坐标纸上，用一条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是电路的相频曲线。如图14-3所示。
图14-3
由电路分析理论得知，当
时，即
时，Ф=0，即U
O和U
i同相位，相位差为零。
三、实验设备
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序号 |
名称 |
型号与规格 |
数量 |
备注 |
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1 |
低频信号发生器 |
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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 |
双踪示波器 |
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1 |
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四、实验内容与步骤
1、测量RC串、并联电路的幅频特性。
（1）按图14-1电路接线，取R=1K，C=0.1μF。
（2）调节低频信号源的输出电压为3V的正弦波，接到图14-1的输入端U
i。
（3）改变信号源频率f，并保持Ui=3V不变，测量输出电压U
O，记录数据。（可先测量β=1/3时的频率f
0，然后再在f
0左右设置其它频率点，测量U
O）
（4）另选一组参数，取R=2KΩ，C=0.22μF，重复上述测量。
（5）将上述测量数据填入表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、测量RC串、并联电路的相频特性
将图14-1电路的输入输出端（U
i、U
O）分别接至双踪示波器的两个输入端YA和YB，改变输入信号频率，观察不同频率点处，相应的输入与输出波形间的时延τ及信号周期T，计算两波形间的相位差。将数据填入表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、实验注意事项
由于低频信号源内阻的影响，注意在调节输出频率时，应同时调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。
六、预习思考题
1、根据电路的两组参数，分别估算文氏电桥的固有频率。
2、推导RC串并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。
七、实验报告
1、根据实验数据，绘制幅频特性和相频特性曲线，找出最大值，并与理论计算值比较。
2、讨论实验结果。
