实验报告电路频域特性的测量——电压传输比

北京交通大学基础电路实验报告实验名称:电路频域特性的测量——电压传输比日期:2015年12月27日地点:九教南501学号:14211180姓名:陈昱帆学院:电子信息工程学院班级:通信1408班一、实验目的（1）掌握电压传输比频率特性的两种测量表示方法。（2）了解低通和高通滤波器的频率特性。二、实验原理由于)()(g)(H1221212CHCHCHCHCHCHSVVVVVV所以1212)(gCHCHgainCHCHVV信号源频率可以根据需要选取一定的变化范围，并按一定间隔选取，然后根据测量数据画出幅频特性和相频特性曲线。在测量频率特性时，应当先粗略观察一下频率特性的变化规律，在特性弯曲较大的区域应适当增加测量频率点，然后设计好记录表格再进行逐点测量。转移函数是电路的固有特性，对于某一信号频率，转移函数不会随输人激励幅度的变化而变化。由于信号源内阻的影响，被测电路输入阻抗随频率变化将导致通道1的幅度也会随频率变化，所以，在测量过程中需要监测通道1的测量数据。一般可以在测量每个频率点时，调整信号源幅度，使每个频率点输入到电路激励的幅度恒定，便于比较和计算。当测量转移电压比时，可以将输入电压幅度调整为1V或者0dB，此时测量的输出电压幅度值就是该转移电压比，可以减少后期的数据处理。三、实验方案（1）测量一阶RC低通电路的频率特性一阶RC低通电路如图所示，图中R=5.1kΩ，C=0.047μF。电路的输入端输入一个电平为0dBV的正弦信号，频率可选范围为50HZ~20kHZ。按照实验图连接好电路图后，首先改变信号源的频率（从低到高），用毫伏表或示波器观测输出端电压的变化，粗略地看下电路是否具有低通特性，测量并记录-3dB截止频率。然后逐点测量该低通电路的频率特性。其幅频特性用“dB”表示，相频特性用“度”表示，所有原始测量数据均记录在自行设计的表格中。（2）测量一阶RC高通电路的频率特性一阶RC低通电路如图所示，图中R=5.1kΩ，C=0.047μF。电路的输入端输入一个电平为0dBV的正弦信号，频率可选范围为50HZ~20kHZ。按照实验图连接好电路图后，首先改变信号源的频率（从低到高），用毫伏表或示波器观测输出端电压的变化，粗略地看下电路是否具有高通特性，测量并记录-3dB截止频率。然后逐点测量该低通电路的频率特性。其幅频特性用“倍”表示，相频特性用“度”表示，所有原始测量数据均记录在自行设计的表格中。四、实验步骤(1)按实验电路图连接好电路(2)调整信号发生器的频率，并相应调整幅值(3)通过示波器或者毫伏表测量出各点的值并记录(4)根据测量的值作出幅频特性曲线和相频特性曲线五、实验仪器示波器、函数发生器、电容、电阻、毫伏表六、实验数据（1）测量一阶RC低通电路的频率特性（2）测量一阶RC高通电路的频率特性频率/HZ503385106628179781148133215461756199520k电压比/dB-0.025-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-29.6相位差/度-4.3-27-37.5-45-50.9-55.8-60-63.5-66.8-69.3-71.6-88.1频率/HZ50100200300400500600665.38001000150020k电压比/倍0.0750.150.2890.4120.510.60.670.7070.770.8330.9150.999相位差/度85.781.373,16558.152.547.944.939.733.623.71.9七、数据处理及分析（1）测量一阶RC低通电路的频率特性将表格中数据绘制成频率特性曲线可得幅频特性曲线可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC低通电路的电压比在不断减小相频特性曲线可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC低通电路的相位差的绝对值也在不断增大（2）测量一阶RC高通电路的频率特性幅频特性曲线可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC高通电路的电压比在不断增大相频特性曲线可以观察出，随着频率的不断增大，一阶RC高通电路的相位差在不断减小八、实验结论（1）一阶RC低通电路的电压增益随着频率的增加而变小，频率趋近于0时，电压增益趋近于零，频率趋近于无穷时，电压增益趋于最大，电容电压总是落后输入激励电压，且随频率的增加落后角度变大，频率趋近于0时电容电压与输入激励电压趋于同相，频率趋近于无穷时，电容电压落后输入激励电压趋近于90°。（2）一阶RC高通电路的电压增益随着频率的增加而增大，频率趋近于0时，电压增益趋近于最大，频率趋近于无穷时，电压增益趋于0，电阻电压总是超前输入激励电压，且随频率的增加超前角度变小，频率趋近于0时，电阻电压超前输入激励电压趋近于90°，频率趋近于无穷时，电阻电压与输入激励电压趋于同相。（3）在实验过程中输入保持不变，使得实验结果更加准确可靠。（4）测量电路的幅频特性时，将输入电压幅度调整为1V或者0dB，此时测量的输出电压幅度值就是该转移电压比，减少后期的数据处理。九、实验要求及注意事项（1）在测试过程中，低通电路在改变频率后要始终保持输入电平为0dB；高通电路在改变频率后要始终保持输入电压为1V（2）测试频率点要根据特性曲线的变化趋势合理选择，但不少于10个。最好一边记录数据，一边把“点”描绘在坐标纸上，一但发现所测曲线存在不足，可及时增加测试点。（3）实验报告要求。1.总结RC低通电路的工作原理，简述实验方案及实验过程。2.根据测试数据在坐标纸上绘制低通的幅频特性曲线和相频特性曲线，采用半对数坐标系，横坐标用对数坐标，单位为赫兹，纵坐标用均匀刻度，单位为“dB”或“度”。3.总结RC高通电路的工作原理，简述实验方案及实验过程。4.根据测试数据在坐标纸上绘制高通的频率特性曲线。5.对本次实验做出客观的评述、总结。