等幅可调式移相器的设计与制作

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用 于相 关 电子 实验 。因为 现在 物理 实 验室 广泛 使用 的示波 器 多为 通用
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宽频示波器和数字存储示波器 ，其双踪或四踪输入探头地线通过外壳 １ ８ ０ ＋ ａ ｒ ｃ 啪 量 短接。故在使用两探头时要保证地线同电位 ， 以免造成短路事故 ； 同时 ０ ３ ‘ Ｃ 一 １ 为 了正确显示两信号之间的相位差 ， 图 ３中两个输出信号端口 珈 （ ｕ Ｃ 一ｋ ０ ） 上标有“ 一 ” 的一极都接到示波器输入端口的公共端上。同时 ， 注意到无 或者 ． ． １ ２眦 。 ‘ “ 论是信号源还是示波器 ， 其电源线都有相同的保护接地线 ， 并且与仪器 √ １ ＋“ Ｊ Ｃ （ Ｌ ７ ， ） 结 束语 ’ ‘ 内部公共端相连。 若输 入信号不做“ 悬浮” 处理， 必然会造成输 ＾ ． 短路及 相位差无法正确显示调节等问题。为此 ， 图中 Ｔ为隔离变压器， 以达到 本文中设计 的等幅可调式移相器具有结构牢固、 透明直观 ， 并且 电 使输入信号“ 悬浮” 的目的。 对 隔离变压器的要求是 ， 当电位器 Ｒ 电阻 路简单易做。 非常适合于学生在示波器实验、 移相法产生单边带信号以 值调节时 ， 即隔离变压器 Ｔ的负载发生变化时， 其输出电压幅度不应该 及移相键控调制等诸多相关电子实验中使用。 有明显 的下降。这就要合理选择隔离变压器 ， 其一、 二次线圈的线径必 参考文献 须很粗 ， 这样才能使内阻小， 带负载能力强。 【 Ｉ ］ Ｔ慎训． 物理实验教程呷 ． 北京： 清华大学 出版社， １ ９ ９ ２ ． 图 ３中 Ｋ ． 双刀乒乓开关用于功能选择 ， 是相位差连续调节还是 设 ［ ２ ］ 李瀚荪＿ 电路分析基础 ． 北京： 高等教育 出版礼 ｌ ９ ９ ９ ． 定在固定值。当 Ｋ 。 双刀开关置于下面， 可通过 Ｋ ： 单刀乒乓开关选择两 ［ ３ 】 李娜等． 高校 电工学Ｒ ｃ移相 电路设计 实验的开发与实践【 ｌ ｌ 科技创新 个预先设定好 的相位差值 。当 Ｋ 。 双刀开关置于上面时， 可通过多圈线 导报， ２ ０ １ １ ｆ ７ ） ． 绕电位器 Ｒ 电阻值的调节使输出信号 和 ｕ ２ 白 勺 相位差在 ０ ｏ～ １ ８ ０ ￣ ［ ４ 】 邱关派 电路啤 ｊ 匕 京： 高等教 育出版社 １ ９ ９ ９ ．
摘 要： 示渡器的原理和使 用是 大学物理 实验及后续相关 实验课程 中较重要 的一项内容 。为了较好地理解示波器对同频率有相差的 简谐信 号垂直合成的理解 ， 设计制作 了一种等幅 可调式移相器 。具有相位差可在 ０ 。 ～１ ８ ０ 。连续可调 ， 同时两信号幅度 不变的优点。 关键词 ： 相位 差； 移 相 电路 ； 隔 离 变压 器
以 为参 考相 量目 ， 回路总 阻抗 为 ｚ ＝ Ｒ ， 电流相量
图 ２等幅可调式移相器照片
争 去， 肌 恙 ： 乌
其模和超前相位角分别为
： ㈩
图 ３等幅可调式移 相器 电路结构 图 ４ 等幅可调式移相器相量 图
图中移相电容 Ｃ宜选用漏电小、 损耗小并且ｌ 生能稳定的聚苯 （ ２ ） 连续可调。 乙烯电容（ ｃ Ｂ ） 。 电阻 Ｒ ： ， 、 Ｒ 是为了 输 出具有固定相位差的信号而设置 ＝ ｔ ａ ｌ ｌ － Ｉ 的， 需要特定的电阻值。可采用 固定 电阻加微调电阻配合 ， 也可以采用 显然 ， 随着频率的改变 ， 单节 Ｒ Ｃ移相电路中产生的相移在 ｏ ｏ一 线绕 电位器。图中电阻 Ｒ 。 、 Ｒ 。 ： 要求其阻值精确相等 ， 但是 由于同规格 ９ ０ ￣之间变化 ， 但最大相移不超过 ９ ０ ￣； 输出电压的幅度也随频率的变 电阻阻值的分散陛， 很难找到阻值［ 完全相同的两只普通 电阻。 为此可采 化而变化 ， 相移大， 输出电压小 ， 当输出 ９ ０ ￣时输出趋近零。由此可知 ， 用精密电阻或采用可变电阻解决。 图４ 为等幅可调式移相器相量图。 若 在输 ＾信号频率固定的情况下 ，较容易实现的是通过改变电阻 Ｒ来调 电阻 Ｒ 和 Ｒ。 阻值严格相等 ， 同时隔离变压器 Ｔ输出电压稳定度较高 节相位差 ， 但同时两信号幅度也改变 ， 不能实现单纯 的相位差调节。用 的话 ， 则在 Ｋ 、 Ｋ ： 开关处电阻值变化过程中， 移相器输出信号 、 幅值 两节或多节 Ｒ Ｃ移相电路虽然可以扩大相位差调节范围， 但较难方便连 不变 。 通过计算可得到移相器相移 的计算公式。 续调节 ， 同时两信号幅度相差更加悬殊 ， 不利于实际应用 。 般 情 况下 ａ 。 。 ≠Ｒ 。 ： ， 有 ３等幅可调式移相器 妒 ＝ 一 （ ３ ） 由于单节 Ｒ Ｃ移相电路的局限性，本文没计并制作 了一种相位差 （ ｏ ａ Ｃ 碍墨 一 墨 ≥ ｏ ） 可在 ０ ｏ ～１ ８ ０ ￣连续可调， 同时相关两信号幅度不变的移相器。 其实物 照片如图 ２ 所示 ， 电路结构如图 ３ 所示。 整个移相器电路封装在由高透 妒 ： １ ８ ０ ￣ ＋ ａ Ｉ ｃ ｔ ａ Ｉ ｌ 坠 ｕ Ｃ ｌ 一 明亚克力板及六角铜螺栓构成的框架结构 内。Ｑ ９接 口、 按钮开关及 电 （ ｕ Ｃ 碍Ｒ １ 一 日 ２ ＜０ ） Ｌ ４ Ｊ 位器等安装于亚克力板的线切割开 口内， 不易松动脱落。 具有档位选择 功能 ， 相位差即可 以连续调节 ， 也可以选择之前设定好的两个固定相位 若Ｒ 。 ＝ Ｒ 则 “ — （ ５ ） 差之一 ， 非常适合于大规模的学生在示波器实验中频繁操作使用 ， 亦 可 ：州 ａ Ｉ ℃ ｔ
科 技论 坛
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等幅可调式移 相器 的设 计 与制作
聂 明’ ２ 张利巍 ’ ２ 李 伟’
（ １ 、 东北石油大 学， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ２ 、 黑龙 江省高校校 企共 建测试计量技 术及仪器仪表 工程研发 中心 ， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ）
１概 述
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。可以测试 电压 、 电 流、 频率、 周期 、 相位差 、 脉冲宽度等多种 电量 ； 配上传感器又可以对压 力、 温度 、 速度 、 光、 声、 磁效应等非电量进行测量。所以在大学物理实验 及后续相关专业实验中都要涉及到示波器的原理和使用ｍ ｏ为了较好的 理解示波器对同频率有相差的简谐信号垂直合成的理解 ，加强学生 的 直观印象， 设计制作了一种等幅可调式移相器 。它具有相位差可在 ０ ～ １ ８ ０ ￣连续可调 ， 同时两信号幅度不变的优点 。 整个移相电路直观透明 ， 图 １单节 Ｉ ｑ Ｃ移相 电路及相量图 而目 ． 结构牢固耐用 。 ２单节 Ｉ ｑ Ｃ移相电路 单节 Ｒ Ｃ移相 电路及相量 图如图 １ 所示 ，这是大学物理实验教学 中示波器原理和使用项 目中 常用的一种超前移相电路∞。 当不同频率的 正弦波信号输入 Ｒ Ｃ电 脚 寸 ， 输出端 的电压幅度与相位都与输入端不 同。 ．