并联谐振电路课设论文

摘要

在现代社会生活中并联谐振应用的例子比较多，在各种收音机、放大器电路中，或多或少的都会有并联谐振电路，因此对此电路特性的研究也是有其实际意义的。通过查阅资料可以知道，电路的谐振现象是对某一频率信号的特殊状态。电路的并联谐振现象是电路中对某一频率的特殊状态。本文利用Multisim软件对由理想元件组成的并联谐振电路进行计算机辅助分析，实例证明，算例仿真的结果和理论分析值相吻合，不仅有利于学生对知识的掌握和概念的理解，也有利于判断理论分析的正确性。

关键词:Multisim，并联谐振，电路仿真

Abstract

Parallel resonance circuit is a special state circuit for a frequency.In this paper,the computer-aided analysis,examples prove the parallel resonant circuit is composed of ideal element using the Multisim software,the simulation results and theoretical analysis are consistent with the values,not only helps students understandthe knowledge and concepts,but also conductive tojudge the validity of theoretical analysis.

Keyword:M ultisim,parallel resonance,

circuit simulation

一．绪论 (1)

二．课程设计任务及目的 (2)

1.1课程设计任务及目的 (2)

1.2课程设计要求 (2)

三．课程设计过程 (3)

1．Multisim软件介绍 (3)

2．谐振电路 (5)

3．基本的并联谐振电路及分析 (5)

4：Multisim软件仿真 (6)

四．实验具体过程和步骤 (7)

1.三种不同并联谐振电路的理论分析 (7)

2：在Multisim软件进行仿真 (10)

3：实验结果分析： (13)

4.复杂并联谐振电路 (14)

五．谐振电路的特点 (17)

六．实验后记 (18)

七．参考文献： (19)

一．绪论

随着时代的发展，物理学在日常生活中扮演着越来越重要的角色，在实验室研究显然已经无法满足科研工作者的需要，因此许多软件公司纷纷研制出科技应用软件，该软件功能完善，操作简、友好、形象，非常易于掌握，给电子产品设计人员带来了极大的方便和实惠。越来越少到更多电子设计人员的追捧。

文章以RLC并联电路的谐振研究为主要点，借助Multisim进行电子电路模拟计算分析，在实际操作中，熟练该软件的仿真及测试模拟电路的方法，元器件的启动，虚拟仪器的使用等。

二．课程设计任务及目的

1.1课程设计任务及目的

通过本次课程设计要加深对电路基础理论知识以及并联谐振电路的理解和掌握，本次设计要求掌握并熟悉使用仿真模拟软件multisim的用法，并且能通过仿真实验验证达到并联谐振的状态和它的谐振条件，最后能够通过实验总结出谐振特性。从而进一步提高综合应用知识的能力，将所学理论知识能够很好的应用到实际操作当中，同时通过实习掌握书写课程设计报告书的步骤和方法。本次课程设计主要是设计了三个不同的并联谐振电路来验证谐振条件的，并最后得出谐振的特点，对此做出了总结和分析。

1.2课程设计要求

(1)分析并联谐振电路的特性，并设计电路在multisim中进行仿真；

(2)运用测试理论进行模块功能的测试，并进行性能分析及错误分析；

(3)最后进行系统综合分析，分析并联谐振电路的特点；

(4)规范电路图并整理资料，书写过程文档。

三．课程设计过程

1．Multisim软件介绍

1.1 Multistim 1

2.0简介

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

1.2 Multistim 1

2.0主页面

启动Multistim 12.0后，屏幕上将显示主界面。主界面主要由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏、使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成（如下图所示）。

图3-1

1.3 Multistim 1

2.0元器件库

Multistim 12.0提供了丰富的元器件，供用户构建电路图时使用。在Multistim 12.0的主元器件库中，将各种元器件的模型按不同的种类分别存放若干个分类库中。这些元器件包括现实元件和虚拟元件。从根本上说，仿真软件中的元器件都是虚拟的。这里所谓的现实元件，给出了具体的型号，它们的模型参数根据该型号元件参数的典型值确定。而所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。虚拟元件的某些参数可以由用户根据自己的要求任意设定，如电阻器的阻值，电容器的容值以及三极管β值等，这对于教学实验的仿十分方便。Multistim 12.0还允许用户根据自己的需要创建新的元器件，存放在用户元器件

库中。

2．谐振电路

由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤出，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。另一方面，在电力工程中，有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害，例如过电压或过电流。所以，对谐振电路的研究，无论是从利用方面，或是从限制其危害方面来看，都有重要意义按电路联接方式的不同，谐振可分为串联谐振和并联谐振，本文着重研究并联谐振。

3．基本的并联谐振电路及分析

图2.3-1 并联谐振基本电路

在基本的并联谐振电路图中，总导纳

Y=G+j(Wc-1/wL) (1)

在并联谐振电路有

0100=-

C ωω (2) 谐振角频率 LC 1/0=ω (3)

谐振频率

LC f π2/10= (4)

4：Multisim 软件仿真

通过Multisim 这个仿真软件进行实验验证，用示波器观察它的输出波形变化情况或者用电流表测流过电路的总电流和流过电阻R 的电流是否相等，

（1）观察电流表，如果支路R 流过的电流与总支路流过的电流大致相等，则可以说明通过电容和电感的电流大小相等，方向相反，此时通过的电流为零，由此我们可以说此时该电路达到并联谐振状态。

（2）观察示波器输出波形的变化情况，若在示波器上显示二者同是变化，图形走势相同，表示此时二者处于同相位，说明此时该电路达到并联谐振状态。

四．实验具体过程和步骤

1.三种不同并联谐振电路的理论分析 (1): 图4.1-1 并联谐振电路（1）

在这个电路中，电阻R=10，电感L=0.01，电容C=0.001，总导纳

为 Y=G+j(wC-1/wL) (5)

达到并联谐振时满足的条件

00=-L C ωω (6)

LC 1/0=ω (7)

计算此时的并联谐振频率f=159Hz

(2)

图4.1-2 并联谐振电路（2）

在该电路中，电阻R=100，电感L=1，电容C=0.1，总导纳

Y= 1/(R+jwl)+jwC (8)

达到并联谐振时满足的条件是

W = (9)

这时我们计算得出的并联谐振频率f=15.91Hz

(3)

图4.1-3 并联谐振电路（3）

在该电路中，电阻R=10，电感L=100，电容C=0.1，总导纳

Y=1/(R+1/jwC)+1/jwL (10)

达到并联谐振时满足

w=1/(11)

这时我们计算得出的并联谐振频率f=15.84Hz

2：在Multisim软件进行仿真

(1):

图4.2-1 实验一并联谐振电路

图4.2-2 示波器图形（1）

在该实验中，从从仿真软件中测得的数据来看，电感L、电容C上流过的电流为13.625mA，总支路电流500.186mA、电阻R支路电流500mA，在可以看到，流过电感和电容的电流太小，以至于分析中可以我们可以将其忽略不计，我们认为电流全部流过电阻R，

因此我们认为该电路很好的达到了并联谐振状态。(2):

图4.2-3 实验二并联谐振电路

图4.2-4 示波器图形（2）

在该电路中，电阻R与电感L串联，再跟电容C并联，同时两支路分别与电源电压串联，并且在当前情况下电感L、电容C上通过的电压与时间变化情况通过示波器我们可以清楚地看到此时二者同步变化，同升同降，并且相位保持一致，因此我们可以得出结论，此时两者相位一致，也就是达到了并联谐振状态。

(3)

图4.2-5 实验三并联谐振电路

图4.2-6示波器图形（3）

在该电路中，电阻 R与电容C串联，再与电感L并联，同时两支路与电源电压相串连，并且在当前情况下电感L、电容C上通过的电压与时间变化情况可以看出此时二者同步变化，并且相位变化相同，我们可以得出结论，此时两者达到了同相位，也就是达到了并联谐振状态。

3：实验结果分析：

（1）在这个实验中，我们的理论计算值f=159Hz,在Multisim软件中进行仿真模拟，得出f1=157Hz,变化率=（159-157）/159*100%=1.3%，误差可以忽略，所以电路一较好的验证了并联谐振电路的基本规律。

（2）在这个实验中，理论计算值经计算为f=15.91Hz,在Multisim

软件中进行仿真模拟，得出f1=15.93, 变化率=（15.93-15.91）/15.91*100%=0.13%，误差可以忽略，所以该电路很好的验证了并联谐振电路的基本定律。

（3）在这个实验中，理论计算值经计算为f=15.84，在Multisim 软件中进行仿真模拟，得出f1=15.93，变化率=（15.93-15.84）/15.84*100%=0.57%，误差可以忽略，所以该电路比较好的验证了并联谐振电路的基本规律

4.复杂并联谐振电路

1.简单介绍

在电子技术中，除使用简单的串联或者并联谐振电路外，还经常采用双电感或双电容的并联谐振电路，考虑损耗电阻的双电感和双电容电路可以归纳为下图所示电路图的一般形式，这里就统称为复杂并联谐振电路。

2.复杂电路

图4.4-1 复杂电路图

电路分析及频率计算

对于该电路图看起来有点复杂，但是经过仔细分析后，我们知道，这是双电容电路，可求得其谐振频率的表达式与前面所写的谐振频率的表达式是一样的，只是式中 212

1C C C C C += （1）这才是回路中1C 与2C 串联后电路中的总的电容，公式中电感的数值就是电路图中所给出的数值，代入即可求出谐振频率。这时算出达到并联谐振时电路的谐振频率为HZ =M f 59.1

图4.4-2 复杂电路示波器输出图

对于求解这类双电感或者双电容并联谐振电路，实际是将电

感或者电容一分为二，将信号源和负载接在一部分电感或者电容上，以便使电路搭配。

五．谐振电路的特点

1.谐振时电路呈现电阻性，导纳的模最小

2(12)

2.谐振时电流关系

并联谐振时的电阻中的电流也达到最大，也即

I=; (13)

R I

3.谐振时相位关系

并联谐振时

I(14)

L I

即电感电流与电容电流大小相等，方向相反，此时电路中总的电流都通过了电阻R，在示波器中可以观测到信号源和电阻两端的输出波形是同相的，就说明此时达到了谐振状态。