1）实验要求

（1）建立RLC串联电路，并测量该电路的谐振频率及谐振阻抗，观察谐振时电路的总电压与电流的相位关系。

（2）测量RLC串联谐振电路的带宽、品质因数，分析电阻对品质因数的影响。

2）电路基本原理

（1）RLC串联电路（图5.47）的阻抗为：

图5.47　RLC串联谐振电路

当X=0时，电路处于谐振状态，此时：

可得，若已知R=100 Ω，C=1 μF，L=100 mH，则f0≈503 Hz，谐振时电路阻抗Z=R=100 Ω。

（2）串联谐振电路的品质因数。

3）Multisim 12仿真分析

（1）建立如图5.48所示的RLC串联谐振测试电路，函数信号发生器的输出为正弦波，幅值为10 V。分别按表5.1中的频率值设定函数信号发生器的频率，并激活电路进行测试，将所测函数信号发生器的电压U1、电阻两端的电压U2、电路中的电流I填入表5.1，并计算电路阻抗的模。

图5.48　RLC串联谐振测试电路(www.daowen.com)

表5.1　串联谐振电路实验数据

续表5.1

（2）由表5.1中的数据以及从示波器面板所得U1、U2电压波形可以看出，当f=f0=503 Hz时，电路处于谐振状态，U2达到最大值并与U1相等，此时电路中的电流I和总电压U1同相。

在f0两侧可以找到当U2=0.707U2max点的频率f1=430 Hz、f2=589 Hz，则可计算电路带宽BW=f2-f1=589-430=159（Hz），Q=503/159=3.16。所测参数与理论值一致。

（3）双击电路中波特图仪的面板，可得到被分析节点（节点3）的幅频响应如图5.49所示。从图5.49中的幅频响应曲线同样可求出电路的带宽BW=159 Hz。

图5.49　RLC串联谐振电路的幅频响应

（4）电阻R对品质因数Q的影响

参数扫描分析用来研究电路中某个元件的参数发生变化时对电路性能的影响。选择图5.48中电阻R1为参数扫描分析元件，分析其阻值变化对电路品质因数Q的影响。

在菜单栏中依次执行Simulate/Analyses/Parameter Sweep（参数扫描）命令，在参数扫描分析对话框中，设置扫描方式为Linear（线性扫描），设置分析种类为AC Analysis（交流分析），设置R1扫描时的两个不同电阻值为100 Ω、400 Ω，设置输出节点为3，可得到如图5.50所示的参数扫描分析结果。

从分析结果可以看出，当电阻R1的阻值减小时，电路的品质因数变大，电路的选频作用更加明显。

图5.50　电阻R对品质因数Q的影响