移相电路设计.

攀枝花学院本科毕业设计（论文）
[移相位的设计与测试]
学生姓名： xxx
学生学号： 2010xxxxxxxx
院（系）：电气信息工程学院
年级专业： 2010级电气工程与自动化三班
指导教师：陈大兴教授
助理指导教师：陈大兴教授
二〇一一年十二月
攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要
摘要
线性时不变网络在正弦信号激励下，其响应电压、电流是与激励信号同频率的正弦量，响应与频率的关系，即为频率特性。

它可用相量形式的网络函数来表示。

在电气工程与电子工程中，往往需要在某确定频率正弦激励信号作用下，获得有一定幅值、输出电压相对于输入电压的相位差在一定范围内连续可调的响应（输出）信号。

这可通过调节电路元件参数来实现，通常是采用RC移相网络来实现的……
关键词移相位，设计，测试。

攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT
ABSTRACT
When constant linear network in sine signal excitation voltage, current, the response is with the same frequency excitation signal, the sine response and frequency relations, namely for frequency characteristics. It is used phasor forms of network function to said. In electrical engineering and electronics engineering, it is often required in a sure frequency sine excitation signal functions under, obtains a certain output voltage amplitude, relative to the input voltage phase difference within the scope of certain and continuous tunable response (output) signals. This is achieved by regulating circuit device parameters to realize, usually with RC phase shifting network to realize...
Keywords Move phase，design，test。

攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录
目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
1实验目的....................................................................................... (2)
2 实验原理…………………………………………………………………...................... 2-4
3 实验内容...................................................................................................6-8 4实验设计 (9)
5 结论 (9)
参考文献 (9)
致谢 (9)
1
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 机械传动部件设计
1 实验目的
1.1学习设计移相器电路的方法
1.2掌握移相器电路的仿真测试方法。

软件Multisim10附破解补丁.ISO ：关闭上
网认证ftp://210.41.141.79/ 用户名：user /电信专业软件
1.3通过设计、搭接、安装及调试移相器，培养工程实践能力。

2 实验原理
线性时不变网络在正弦信号激励下，其响应电压、电流是与激励信号同频率的正弦量，响应与频率的关系，即为频率特性。

它可用相量形式的网络函数来表示。

在电气工程与电子工程中，往往需要在某确定频率正弦激励信号作用下，获得有一定幅值、输出电压相对于输入电压的相位差在一定范围内连续可调的响应（输出）信号。

这可通过调节电路元件参数来实现，通常是采用RC 移相网络来实现的。

图8.1所示所示RC 串联电路，设输入正弦信号，其相量.
0110U U V =∠
，则输出信号电
压：
.
.
211
arctan
1R U U Rc R j c
ωω=
=
+
其中输出电压有效值U2为：
2U =
输出电压的相位为：
21arctan
Rc ϕω=∠
由上两式可见，当信号源角频率一定时，输出电压的有效值与相位均随电路元件参数的变化而不同。

若电容C 为一定值，则有，如果R 从零至无穷大变化，相位从0
90到0
0变化。

1
U 2
U _
2
U 1
U ϕ
图8.1 RC 串联电路及其相量图
另一种RC 串联电路如图8.2所示。

1
U 2
U
2
U 1
U ϕ
图8.2RC 串联电路及其相量图
输入正弦信号电压.
110U U V
=∠ ，响应电压为：
.
.211
arctan 1j c U U RC R j c ωωω=
=-+
（）
其中输出电压有效值2U 为：
2U =
输出电压相位为：
2arctan RC ϕω=∠-
同样，输出电压的大小及相位，在输入信号角频率一定时，它们随电路参数的不同而改
变。

若电容C 值不变，R 从零至无穷大变化，则相位从0
0到0
90-变化。

当希望得到输出电压的有效值与输入电压有效值相等，而相对输入电压又有一定相位差的输出电压时，通常是采用图8.3（a ）所示X 型RC 移相电路来实现。

为方便分析，将原电路改画成图8.3（b ）所示电路。

R
U U
U U
（a ）X 型RC 电路 （b ）改画电路
图8.3 X 型RC 移相电路及其改画电路
X 型RC 移相电路输出电压.
2U
为：
.
..2cb db U U U =-
(111)
1
1111R j RC j C U U U j RC R R j C j C ωωωωω
-=-=+++
12arctan RC
ω=
∠-
其中
211
U U =
=
22arctan()RC ϕω=-
结果说明，此X 型RC 移相电路的输出电压与输入电压大小相等，而当信号源角频率一定时，输出电压的相位可通过改变电路的元件参数来调节。

若电容C 值一定，当电阻R 值从0至∞变化时，则从0至0180-变化，
当0R =时，则0
20ϕ=，输出电压.
2U
与输入电压.1U 同相位。

当R =∞时，则0
2180ϕ=-，输出电压2U 与输入信号电压.
1U
相反。

当0R <<∞时，则2ϕ在与00与0
180-之间取值。

3 实验内容
3.1设计一个 RC 电路移相器，该移相器输入正弦信号源电压有效值U1=1V，频率为2kHz（按学号的最后两位数为你设计的移相电路的工作频率kHz，如某同学的学号为200810501052，其工作频率为52kHz），由信号发生器提供。

要求输出电压=1V，输出电压相对于输入电压的相移在45°至180°范围内连续可调。

有效值U
2
3.2．设计计算元件值、确定元件，搭接线路、安装及测试输出电压的有效值及相对输入电压的相移范围是否满足设计要求。

3.3．当用信号发生器给移相器提供信号源，用示波器测试输出电压与输入的相位差及有效值时，如何设计测试电路，才能使示波器的输入端与信号源的输出端及被测电路有公共接地点，进行正常测试。

用合适的仪器测量出频率（幅频、相频）特性。

4 实验设计
4.1．采用X型RC移相电路。

4.2．电阻R值选用2kΩ，确定电容取值范围。

4.3．确定测试线路图。

4.4．确定测试仪器及安装移相器所需器材。

4.5．安装与测试。

4.6．分析测试结果是否符合要求，若不符合，确定修正设计计算，或调整电路，重新测试，直至符合为止。

图一45度时的线路图
图2平衡位置时间差
由图2知T=Ｔ１－Ｔ２＝４４．４１９ｕｓ
图３周期图
由图３知周期Ｔ＝３４８．５１９ｕｓ
图４相位图由图４知相位差为４６．３７度
图５、４５度全景图
图６幅度图
由２、３得（４４．４１９÷３４８．５１９）×３６０＝４５．８８
由图４知（４５．８８—４６．３７）÷４６．３７＝１．０５％小于５％，设计合理
（二）
图１179.999999度线路图
图２波峰时间差
由图知Ｔ＝T1－Ｔ２＝１６９．７０４ｕｓ
图３周期图
由图可知周期Ｔ＝３３４．８５２ｕｓ
图４相位图
图５幅度图
图６１８０度全景图
由图知相位差１８０度
由图２、３知１６９．７０４÷３３４．８５２×３６０＝１８２．４５度（１８２．４５—１８０）÷１８０＝１．３６％小于５％，设计合理
（三）
当固定电容为Ｃ＝１１ｎｆ时，算出角度为１７９度时的电阻为554495.3欧姆得出如下电路图
图１
验证：
分别取不同的值
１、当滑动变阻器阻值为８０％时，相位图如下
图2
经计算角度＝２ａｒｃｔａｎ（２×３．１４×ｆｒｃ）代入数据得角度＝２ａｒｃｔａｎ（２×３．１４×２９９０（554495.3＊％８０＋２０００）＊１１＊０．００００００００１＝178.756度
计算得（178.756－178.755）÷178.755＝０.00035%
设计合理
当滑动变阻器阻值为５０％时线路图
图3
相位图如下
图4
同理计算角度＝２ａｒｃｔａｎ（２＊３．１４＊２９９０＊（554495.3＊５０％＋２０００）＊１１＊０．００００００００１＝178.0145度
（178.0145－１７8.014）÷178.014＝0.00027％
设计合理
当滑动变阻器阻值为60％时线路图如下
图5
相位图如下
图6
同理角度为２ａｒｃｔａｎ（２×３．１４×２９９０＊（554495.3＊０．6＋２０００）＊１１＊０．００００００００１＝178.3433度
误差分析得：（178.3433－１78.343）÷178.343＝0.0002％
设计合理
5 结论
线性时不变网络在正弦信号激励下，其响应电压、电流是与激励信号同频率的正弦量，响应与频率的关系，即为频率特性。

它可用相量形式的网络函数来表示。

在电气工程与电子工程中，往往需要在某确定频率正弦激励信号作用下，获得有一定幅值、输出电压相对于输入电压的相位差在一定范围内连续可调的响应（输出）信号。

这可通过调节电路元件参数来实现，通常是采用RC移相网络来实现的
6 参考文献
2009-6 《电路实验教程》西南交大出版社
7 致谢
感谢陈大兴教授对我们移相位知识的讲解，通过本次的设计实验我们学习了很多关于实验设计的知识，这就为以后写毕业设计奠定了基础，相信以后肯定有更多的机会做设计实验的，这对我们都是大有裨益的。

）。