Arbeitsblatt_UE21_Multisim_II-3-7

Multisim-Übung Ü_21: Reihenresonanz
Bezug zum Lehrbuch: Grundlagen der Elektrotechnik, Band 2, Kapitel 3.7
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AUFGABENSTELLUNG
Es ist ein Reihenresonanzkreis zu entwerfen, der eine Resonanzfrequenz von fr = 8 kHz und eine
Güte von Q = 3,9 aufweist. Dabei soll die Kapazität C = 680 nF betragen. Die Resonanzfrequenz ist
durch Messung mit dem Oszilloskop zu kontrollieren.
Wie groß sind der maximal auftretende Strom Ir sowie die aus der Kurve I = f(f) bestimmbare obere
bzw. untere Grenzfrequenz und die Bandbreite?
XSC1
XFC1
Ext T rig
+
XMM1
_
123
B
A
+
XCP1
_
+
_
VCC
10V
+
R
0.000
V
UR
0.000
V
UL
0.000
V
UC
-
30%
U
+
L
-1V 1V
-
680nF
C
+
-
Hinweis zur Schaltung:
Als Quelle dient ein spannungsgesteuerter Sinusoszillator, der sich unter sources  controlled voltage sources
 voltage controlled sine wave befindet. Die Ausgangsspannung ist als minimaler bzw. maximaler Spitzenwert
mit z. B. -1 V / +1 V einstellbar. Mit der externen Steuerspannung kann die Frequenz verändert werden: 0 V für
1 Hz und 1 V für 2000 Hz ergeben bei einer angelegten Steuerspannung VCC von 10 V einen Steuerbereich von
1 Hz bis 20 kHz. Der Wert des Potentiometers (horizontal gespiegelt) kann 10 k betragen.
Die Strommessung erfolgt wegen der besseren Auflösung mit einem Digital-Multimeter (Symbolleiste
Instrumente), wo sich auch das Oszilloskop und der Tastkopf befinden (siehe Übung R-L-Reihenschaltung).
Auch der Frequenzzähler befindet sich dort, an dem die Empfindlichkeit entsprechend einzustellen ist.
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Lösungsansatz
Die auftretende Resonanz kann gut am Oszilloskop festgestellt werden: Strom und Spannung sind in Phase.
Außerdem kann mit dem Multimeter das bei Resonanz auftretende Strom-Maximum beobachtet werden sowie
das Auftreten der Spannungsresonanz an L und C.
Verwendete Formeln
r 
1
LC
Übung_21
Q
X Lr
R
B
fr
Q
B  fo  fu
Reihenresonanz
Ir 
U
R
UR  I  R
UX  I  X
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Multisim-Übung Ü_21: Reihenresonanz
Bezug zum Lehrbuch: Grundlagen der Elektrotechnik, Band 2, Kapitel 3.7
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KOMMENTAR
Ausführung/Protokoll
Text
1. Induktivität L für Resonanzfrequenz:
L=
2. Widerstand R für die geforderte Güte:
R=
3. Berechnung der Bandbreite:
B=
4. Zu erwartende Messwerte bei Resonanz:
I in mA
UR in V
UL in V
UC in V
5. Messtechnische Kontrolle der Resonanzfrequenz:
Ermittlung der Periodendauer (Cursor-Messung)
T=
Berechnung der Resonanzfrequenz
fr =
6. Messwerte bei Resonanz:
I in mA
UR in V
UL in V
UC in V
7. Zwischen ca. 6 kHz und 10 kHz gemessene Kurve I = f(f):
f in kHz
8
I in mA
I
mA
100
80
60
40
20
0
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6
untere Grenzfrequenz:
fu =
obere Grenzfrequenz:
fo =
Bandbreite:
B=
Übung_21
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9
10 f / kHz
Reihenresonanz
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