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RLC串联电路谐振特性的Multisim仿真

导读: 基于探索RLC串联电路谐振特性仿真实验技术的目的,采用Multisim10仿真软件对RLC串联电路谐振特性进行了仿真实验测试,给出了几种Multisim仿真实验方案,介绍了谐振频率、上限频率、下限频率及品质因数的测试和计算方法,讨论了电阻大小对品质因数的影响。

  RLC串联电路具有选频特性,当外加电压源信号的频率等于电路固有频率时产生谐振时,回路总阻抗的虚部为零、回路电流的幅度最大,当外加电压源信号的频率偏离电路固有频率时,回路电流的幅度将减小。用通频带宽及品质因数描述RLC串联电路的选频特性。

  Multisim仿真软件是由加拿大InteractiveImageTechnologies公司开发的一种基于SPICE工业标准的EDA软件,它就像一个真正的实验工作台,将电路原路图的输入、虚拟仪器的测试分析和结果的图形显示等集成到一个设计窗口。

  用Multisim仿真软件进行RLCRLC串联电路谐振特性波形仿真分析,以虚拟仪器中的函数信号发生器或元器件库中的交流电压源做实验中的信号源以波特图仪测试有关波形,或用AC交流分析功能分析电路的频率响应,可直观描述电路频率特性。

  以下分析用Multisim10版本。

  1 RLC串联电路谐振特性的Multisim仿真原理

  1.1 用波特图仪进行频率特性的Multisim仿真测试

  在Multisim10中创建的RLC串联仿真实验电路如图1所示。其中交流电压源是必须放置的形式信号源用,其幅值和频率的数值对电路的频率特性没用影响,波特图仪用于显示幅频特性曲线。

 

图1 RLC串联仿真实验电路创建

  RLC串联电路由电阻R、电感L及电容C串联构成,由于回路的电流I与电阻R两端电压的特性相同,因此选择电阻两端电压作为频率响应测试电量。

  电阻R、电感L及电容从Multisim的基本元件库中找出,交流电压源从电源信号源库中找出,波特图仪从虚拟仪器栏中找出。

  元件参数的选取为电感L=100 mH、电容C=100 nF,电阻R=2 kΩ,分析电阻大小对品质因数的影响时再改变电阻值。

  反映电路频率特性的参数有谐振频率f0、通频带宽BW和品质因数Q,其定义如下:

 

  其中,fH,fL分别是回路电流由最大值减小3dB时所对应的上限频率和下限频率。

 

  双击波特图仪图标,打开波特图仪的面板,面板上各项参数设置如图2所示,运行电路仿真开关,在波特图仪面板上显示出电阻两端电压的幅频特性曲线。

 

图2 波特图仪的显示及参数设置

 

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