电路自主设计实验——移相电路
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
搭建移相 电路 测量频率 特性 观察李萨 茹图 测出输入 信号频率
3.实验电路图
Ui
Uo
4. 仪器设备名称、型号
电阻 电容 10kΩ 0.1uF 2只 2只 100uV~wenku.baidu.com00V 1MHz 20MHz 若干 1台 1台 1台
交流毫伏表 函数信号发生器 双踪示波器 导线
5.理论分析或仿真分析结果
(1)移相电路频率特性分析 Uo=(
8.实验中出现的问题及解决对策
问题（1）：输出信号噪声太大。 解决对策： 打开带宽限制， 合理调整元器件的摆放位置， 减小元器件之间的相互干扰。 问题（2）：示波器没有 USB 接口，波形无法输出到 U 盘中。 解决对策：用手机拍下波形。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
本次实验室自主设计型实验， 与以往的任务型实验略有不同， 实验特有的设计部分内容 让我感受到了设计困难和魅力。 同时， 我也从这次实验发现实验结果和理论分析的偏差可能 很大，这就需要我们设计的时候考虑到实验或者工程实际，做出一定修正，以达到理想的效 果。 做完这次实验后，我建议实验室的示波器加上一个 USB 接口，便于输出波形
姓名: 实验日期:
班级: 节次
学号: 教师签字 成绩
移相电路
1.实验目的
(1)了解移相点电路的特点,复习幅频特性与相频特性的测试方法. (2)了解移相电路中工程中的应用.
2.总体设计方案或技术路线
(1)总体方案 用电阻和电容搭建一个二端口网络,该网络的网络函数的模恒为 1,相角受 R,C 的值以及 输入信号的频率控制,并且该网络为全通网络,从而达到移相的目的. 电路搭建完毕后,用示波器测试网络的幅频特性和相频特性,已验证电路的正确性. 用示波器观察二端口网络的输入和输出信号的李萨茹图形,通过李萨茹图形测出输入信 号的频率. (2)技术路线
b 输入输出信号的李萨茹图如图所示，则两信号间的相位差为ψ =arcsin（a/b） 。 同频率的两信号若相位差为 0 或π 时,李萨茹图形为一条直线.
6.详细实验步骤及实验结果数据记录
（1）按图搭建电路； （2）输入端接函数信号发生器，输入信号在 1~3V 之间，频率从 100Hz 变化到 100kHz 的正 弦波；输入输出端分别接入交流毫伏表和示波器的两个通道； （3）移相电路频率特性的测试： 改变输入信号的频率，用毫伏表测出输出电压有效值；用示波器观测输入输出波形一 个周期所占的格数和对应点之间相差的格数。 移相电路频率特性测试数据 Ui=1.393V f/kHz Uo/V
10．参考文献
[1] 齐凤艳 电路实验教程 机械工业出版社 2009
[2] 陈希有 电路理论基础（第三版）高等教育出版社 2003
7.实验结论
（1） 、 移相电路输出信号和输入信号的幅值近似相等且不随频率变化而变化， 而且移相电路 具有全通特性。 （2） 、移相电路的相频特性与理论分析结果有较大偏差，原因主要在于：a 输出信号受很大 的噪声影响，读取相位差误差较大；b 电子元器件属性值误差；c 读数误差。 （3） 、用李萨茹确定的输入信号频率相对误差较小，结果比较精确，可以用此法确定输入信 号的频率。
1/jwC R+1/jwC
-
R R+1/jwC
)Ui
整理得 H(jw)= Ui =1+jwRC 幅频特性|H(jw)|=
1+(wRC )2 1+(wRC )2
Uo 1−jwRC
=1；相频特性ψ (w)=π -2arctg(wRC)· · · · · · · （*）
从以上分析中可以看出，该电路的幅频特性为常量，与频率无关，且具有全通特性；相 频特性与受频率影响，所以该电路可用于移相。 （2）李萨茹图分析 a
分析：当 f 很小的时，由（*）式可知，相位差ψ 近似等于π ；当 f 很大时，相位差ψ 近似等于 0.所以李萨茹图为两条直线。 (4)任意输入一频率的正弦波，用示波器观测输入输出的李萨茹图形并记录，由李萨茹图形 确定出输入信号的频率。 李萨茹如下：
由李萨茹图计算出输入信号频率 f’=628Hz.信号源显示输入信号频率为 600Hz。相对 误差为 4.7%。
m（div） 5.0 n（div） 0.9 ψ （d） 64.8
从表中可以看出， 输出信号的有效值不随频率改变而变化， 近似等于输入信号的有效值， 从而验证出网络函数模为 1，而且该网络具有全通特性。
作出相频特性曲线如下图:
(4)将输入信号设置很小(小于 10Hz)观察李萨茹图形;再将输入信号设置到很大(大于 60kHz) 观察李萨茹图形.记录下两图并分析。 f1=4Hz f2=60kHz
0.4 1.32 1.0 1.33 5.0 1.1 79.2 2.0 1.33 5.0 1.1 79.2 4.0 1.32 3.5 0.6 61.7 7.0 1.33 2.8 0.6 77.1 10 1.34 2.0 0.4 72.0 15 1.32 3.3 0.7 76.4 20 1.33 2.4 0.4 60.0 25 1.33 4.0 0.7 63.0 30 1.33 3.3 0.3 32.7 35 1.33 2.8 0.4 51.4 40 1.33 2.5 0.4 57.6
3.实验电路图
Ui
Uo
4. 仪器设备名称、型号
电阻 电容 10kΩ 0.1uF 2只 2只 100uV~wenku.baidu.com00V 1MHz 20MHz 若干 1台 1台 1台
交流毫伏表 函数信号发生器 双踪示波器 导线
5.理论分析或仿真分析结果
(1)移相电路频率特性分析 Uo=(
8.实验中出现的问题及解决对策
问题（1）：输出信号噪声太大。 解决对策： 打开带宽限制， 合理调整元器件的摆放位置， 减小元器件之间的相互干扰。 问题（2）：示波器没有 USB 接口，波形无法输出到 U 盘中。 解决对策：用手机拍下波形。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
本次实验室自主设计型实验， 与以往的任务型实验略有不同， 实验特有的设计部分内容 让我感受到了设计困难和魅力。 同时， 我也从这次实验发现实验结果和理论分析的偏差可能 很大，这就需要我们设计的时候考虑到实验或者工程实际，做出一定修正，以达到理想的效 果。 做完这次实验后，我建议实验室的示波器加上一个 USB 接口，便于输出波形
姓名: 实验日期:
班级: 节次
学号: 教师签字 成绩
移相电路
1.实验目的
(1)了解移相点电路的特点,复习幅频特性与相频特性的测试方法. (2)了解移相电路中工程中的应用.
2.总体设计方案或技术路线
(1)总体方案 用电阻和电容搭建一个二端口网络,该网络的网络函数的模恒为 1,相角受 R,C 的值以及 输入信号的频率控制,并且该网络为全通网络,从而达到移相的目的. 电路搭建完毕后,用示波器测试网络的幅频特性和相频特性,已验证电路的正确性. 用示波器观察二端口网络的输入和输出信号的李萨茹图形,通过李萨茹图形测出输入信 号的频率. (2)技术路线
b 输入输出信号的李萨茹图如图所示，则两信号间的相位差为ψ =arcsin（a/b） 。 同频率的两信号若相位差为 0 或π 时,李萨茹图形为一条直线.
6.详细实验步骤及实验结果数据记录
（1）按图搭建电路； （2）输入端接函数信号发生器，输入信号在 1~3V 之间，频率从 100Hz 变化到 100kHz 的正 弦波；输入输出端分别接入交流毫伏表和示波器的两个通道； （3）移相电路频率特性的测试： 改变输入信号的频率，用毫伏表测出输出电压有效值；用示波器观测输入输出波形一 个周期所占的格数和对应点之间相差的格数。 移相电路频率特性测试数据 Ui=1.393V f/kHz Uo/V
10．参考文献
[1] 齐凤艳 电路实验教程 机械工业出版社 2009
[2] 陈希有 电路理论基础（第三版）高等教育出版社 2003
7.实验结论
（1） 、 移相电路输出信号和输入信号的幅值近似相等且不随频率变化而变化， 而且移相电路 具有全通特性。 （2） 、移相电路的相频特性与理论分析结果有较大偏差，原因主要在于：a 输出信号受很大 的噪声影响，读取相位差误差较大；b 电子元器件属性值误差；c 读数误差。 （3） 、用李萨茹确定的输入信号频率相对误差较小，结果比较精确，可以用此法确定输入信 号的频率。
1/jwC R+1/jwC
-
R R+1/jwC
)Ui
整理得 H(jw)= Ui =1+jwRC 幅频特性|H(jw)|=
1+(wRC )2 1+(wRC )2
Uo 1−jwRC
=1；相频特性ψ (w)=π -2arctg(wRC)· · · · · · · （*）
从以上分析中可以看出，该电路的幅频特性为常量，与频率无关，且具有全通特性；相 频特性与受频率影响，所以该电路可用于移相。 （2）李萨茹图分析 a
分析：当 f 很小的时，由（*）式可知，相位差ψ 近似等于π ；当 f 很大时，相位差ψ 近似等于 0.所以李萨茹图为两条直线。 (4)任意输入一频率的正弦波，用示波器观测输入输出的李萨茹图形并记录，由李萨茹图形 确定出输入信号的频率。 李萨茹如下：
由李萨茹图计算出输入信号频率 f’=628Hz.信号源显示输入信号频率为 600Hz。相对 误差为 4.7%。
m（div） 5.0 n（div） 0.9 ψ （d） 64.8
从表中可以看出， 输出信号的有效值不随频率改变而变化， 近似等于输入信号的有效值， 从而验证出网络函数模为 1，而且该网络具有全通特性。
作出相频特性曲线如下图:
(4)将输入信号设置很小(小于 10Hz)观察李萨茹图形;再将输入信号设置到很大(大于 60kHz) 观察李萨茹图形.记录下两图并分析。 f1=4Hz f2=60kHz
0.4 1.32 1.0 1.33 5.0 1.1 79.2 2.0 1.33 5.0 1.1 79.2 4.0 1.32 3.5 0.6 61.7 7.0 1.33 2.8 0.6 77.1 10 1.34 2.0 0.4 72.0 15 1.32 3.3 0.7 76.4 20 1.33 2.4 0.4 60.0 25 1.33 4.0 0.7 63.0 30 1.33 3.3 0.3 32.7 35 1.33 2.8 0.4 51.4 40 1.33 2.5 0.4 57.6