2015奥鹏天津大学 电工技术ewb离线作业实验六

实验六 RC电路的频率特性
一. 实验目的
1. 学习利用EWB分析电路频率特性的方法；
2. 学习示波器、扫频仪的使用方法；
3. 了解典型电路的频率特性。
二. 电路及说明：

图 2.6.1
图 2.6.2
    如图 2.6.1、图 2.6.2所示。其中，R1、C1和R2、C2各构成一个实验电路，函数发生器连接到两个电路的输入端，同时也连接到示波器的A通道和扫频仪的输入端，以便观测输入信号波形，两个电路的输出端连接到示波器的B通道和扫频仪的输出端，以便观测输出信号波形和波特图。输入和输出信号电压分别用交流电压表M1、M2来测量。
三. 实验步骤：
启动EWB。
建立本实验两个电路用到的元件图标如下：
                                                                                          
基本元件箱        指示器件        仪器箱        电容        电阻        转换开关        电压表        接地        函数发生器        示波器        扫频仪
  1．建立实验电路
1）.分别单击元件工具栏中的基本元件箱、指示器件工具箱和仪器箱图标，以便打开相应的工具栏，选取（拖曳）各元件至电路设计窗口，按图2.6.1中的要求旋转某些元件的方向，并按图中位置摆放，分别双击每一个元件，按2.6.1要求设置元件的参数。
电压表
模式（(Value / Mode )：AC
函数发生器：
                        波形：正弦
                        频率(Frequency)：100Hz
                        占空比(Duty cycle)：50%
                        电压幅值(Amplitude )：14.142V（有效值10V），可直接在文本框中输入。
示波器：
时基（Time Base）：先设定为2.00ms/div，实验中再进行调节。
触发信号选择：A或B
Y衰减：5V/div
2）.设置电路图的显示内容：
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令，在Show / Hide对话框，选中Show Reference
ID、Show Value 和Show Nodes三项，以便显示元件的编号、参数值和电路的节点号。
3）.按图2.6.1所示连线，调整连线，使其比较整齐。
4)．保存电路
选择File | Save  菜单命令，将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法，将电路图复制到粘贴板上，然后，将其粘贴到事先打开的字处理软件（如word或写字板）的新文档中。
  2．用传统方法测试电路的频率特性
（1）.点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机对电路进行仿真。
（2）.读取电压表M1的示值，点击函数发生器频率右侧的↑按钮以提高频率，观察电压表M2的读数，找到M2读数为M1读数的0.707时的频率，即为电路的转折频率。在100HZz－8KHz之间取10点（在转折频率两侧增加密度），读取M2的读数，在电路描述窗口列表记录测量结果。
（3）.将函数发生器频率调节到电路的转折频率，双击示波器图标以打开其面板，适当调节时基和Y衰减，使波形适中。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具 ，打开分析图形窗口，在其中的示波器页（Oscilloscope）再现示波器上的波形，参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数，拖曳游标到适当位置，测量并记录输入、输出波形的相位差。按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将示波器页复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  3．用扫频仪测试电路的频率特性
双击扫频仪图标以打开其面板。
水平设置（Horizontal）：log /lin：log                F: 80kHz          I: 50hz
        （1）.幅频特性测试：按动幅频特性按钮（Magnitude）以选择幅频特性
垂直设置（Vertical）：log /lin：log                F：0db        　I：－40db
启动电路，在扫频仪的屏幕上即显示出电路的幅频波特图。
（2）.相频特性测试：按动相频特性按钮（Phase）以选择相频特性。
                        垂直设置（Vertical）：
图2.6.1 电路：log /lin：log                 F：0                I：－90
图2.6.1 电路：log /lin：log                 F：90                I：0
启动电路，在扫频仪的屏幕上即显示出电路的相频波特图。
（3）.在分析图形窗口（Analysis Graphs）显示和保存波特图
在EWB的工具栏中选择图形工具  ，或者选择Analysis｜Display Graphs菜单选项，激活分析图形窗口（Analysis Graphs），建立一个波特图页（Bode），并再现扫频仪上的幅频和相频波特图。
在分析图形窗口（Analysis Graphs）的工具栏中选择特性（Properties）工具   ，打开具有多个参数页的Graph Properties窗口（见图1.3.16），参照16-19页的方法设置设置波特图页（Bode）的各项参数，利用分析图形窗口（Analysis Graphs）工具栏中的栅格工具（toggle grid） 和游标工具（Toggle Cursors） ，在幅频和相频特性区显示栅格和游标。
单击以选中某条曲线，移动游标对该曲线进行测试，在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的－3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将将分析图形窗口（Analysis Graphs）中的波特图页（Bode）复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  4．利用EWB的分析功能测试电路的频率特性
（1）. 选择Analysis | AC Frequency菜单命令，弹出AC Frequency Analysis 对话框（图2.6.3），照图设置各项参数，并将电路的输出节点增加（Add>）到Nodes for analysis框中，需事先选择Circuit｜Schematic Options菜单命令，在打开的Schematic Options会话窗口中选择Show／hide页，选中其中的Show nodes复选框，以显示电路的节点。然后按下Simulate 钮，激活分析图形窗口（Analysis Graphs），建立一个交流分析页（AC Analysis），显示被分析节点的幅频和相频特性曲线。

（2）.选择特性（Properties）工具   ，打开具有多个参数页的Graph Properties窗口，参照16-19页的方法设置交流分析页（AC Analysis）的各项参数。
（3）.利用游标工具（Toggle Cursors）  和栅格工具（toggle grid） ，在幅频和相频特性区都产生游标和栅格。
单击以选中某条曲线，移动游标对该曲线进行测试，在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的－3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将分析图形窗口（Analysis Graphs）中的交流分析页（AC Analysis）复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。
用同样的方法建立、保存图2.6.2所示电路。并用后两种方法分析电路的频率特性。按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将分析图形窗口（Analysis Graphs）中的各图形页复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  5. 用交流频率分析法分析图2.6.4、2.6.5二电路
        方法同步骤4。保存电路到 .ewb文件，把电路图及分析结果－交流分析页（AC Analysis）复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中，保存文档。
点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机停止电路仿真。退出EWB，退出Windows 98 ，关闭计算机系统。
四. 实验报告要求：
1．列表整理步骤2的测试数据，根据测试数据作出图2.6.1电路的幅频特性曲线，由数据生成曲线的方法请参照附录2：在电子文档中由数据生成曲线的方法。
2．在实验报告文档中画出观察到的波形和特性曲线。
3．根据各项测试结果说明各电路的频率特性。