1.10　RC网络频率特性和选频特性的研究实验

一、实验目的

（1）研究RC串、并联电路及RC双T电路的频率特性。

（2）学会用交流毫伏表和示波器测定RC网络的幅频特性和相频特性。

（3）熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。

二、实验仪器设备

（1）信号源（含频率计）1台。

（2）交流毫伏表1块。

（3）双踪示波器1台。

（4）训练电路板1块。

三、实验原理与说明

图1-10-1所示为RC串、并联电路的频率特性：

其中，幅频特性为：

相频特性为：

幅频特性和相频特性曲线如图1-10-2所示，幅频特性呈带通特性。

当角频率时，，φ（ω）=0°。

uo与ui同相，即电路发生谐振，谐振频率。

也就是说，当信号频率为f0时，RC串、并联电路的输出电压uo与输入电压ui同相，其大小是输入电压的1/3，这一特性称为RC串、并联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。

测量RC网络频率特性用“逐点描绘法”，电路实际接线如图1-10-3所示。

测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC网络输入电压）Ui恒定，改变频率f，用交流毫伏表监视Ui，并测量对应的RC网络输出电压Uo，计算出它们的比值A=Uo/Ui，然后逐点描绘出幅频特性。

测量相频特性：保持信号源输出电压（即RC网络输入电压）Ui恒定，改变频率f，用交流毫伏表监视Ui，用双踪示波器观察uo与ui波形，如图1-10-4所示，若两个波形的延时为Δt，周期为T，则它们的相位差，然后逐点描绘出相频特性。

用同样方法可以测量RC双T电路的幅频特性，RC双T电路如图1-10-5所示，其幅频特性具有带阻特性，如图1-10-6所示。

四、实验内容与步骤

1.测量RC串、并联电路的幅频特性

实验电路如图1-10-1所示，其中，RC网络的参数选择为：R=2kΩ，C=0.22μF，信号源输出正弦波电压作为电路的输入电压ui，调节信号源输出电压幅值，使Ui=2V。

改变信号源正弦波输出电压的频率f（由频率计读得），并保持Ui=2V不变（用交流毫伏表监视），测量输出电压Uo，（可先测量时的频率f0，然后再在f0左右选几个频率点，测量U0），将数据记入表1-10-1中。

在图1-10-1的RC网络中，选取另一组参数：R=200Ω，C=2μF，重复上述测量，将数据记入表1-10-1中。

2.测量RC串、并联电路的相频特性

实验电路如图1-10-1所示，按训练原理中测量相频特性的说明，实验步骤同第1步，将实验数据记入表1-10-2中。

3.测定RC双T电路的幅频特性

实验电路如图1-10-1所示，其中RC网络按图1-10-5连接，实验步骤同第1步，将实验数据记入自拟的数据表格中。

五、注意事项

由于信号源内阻的影响，注意在调节输出电压频率时，应同时调节输出电压大小，使训练电路的输入电压保持不变。

六、思考题

（1）根据电路参数，估算RC串、并联电路两组参数时的谐振频率。

（2）什么是RC串、并联电路的选频特性？当频率等于谐振频率时，电路的输出、输入有何关系？

（3）试定性分析RC双T电路的幅频特性。

（4）根据表1-10-1和表1-10-2实验数据，绘制RC串、并联电路的两组幅频特性和相频特性曲线，找出谐振频率和幅频特性的最大值，并与理论计算值比较。

（5）根据实验步骤3的实验数据，绘制RC双T电路的幅频特性，并说明幅频特性的特点。

（6）设计一个谐振频率为1kHz的文氏电桥电路，说明它的选频特性。