电子测量实验4信号频率与相位分析实验报告

0 实验四 信号频率与相位分析 一 实验目的 1 理解李沙育图形显示的原理 2 掌握用李沙育图形测量信号频率的方法 3 掌握用李沙育图形测量信号相位差的方法 4 用示波器研究放大电路的相频特性 二 实验原理和内容 1 李沙育图形 扫描速度旋钮置 X Y 位置时 Y1 通道变成 x 通道 在示波器的 y 通道 Y2 和 x 通道 Y1 与 Y2 通道对 称 分别加上频率为 fy和 fx的正弦信 号 则在荧光屏上显示的图形称为李 沙育 或李萨如 图形 李沙育图形的 形状主要取决于 fy fx的频率比和相 位差 例如 当 fy fx 1 且相位差为 0 时 屏幕上显示一条对角线 当 fy fx 2 且相位差为 0 时 屏幕上显 示 当 fy fx 1 但相位差不为 0 时 屏幕上显示一个椭圆 图 4 1 所 示为 fy fx 2 且相位差为 0 时的李沙育 图形 2 李沙育图形法测量未知信号 的频率 扫描速度旋钮置 X Y 位置 被 测信号加到 Y2 通道 用信号发生器 输出一个正弦信号加到 X 通道 Y1 Y1 Y2 的偏转灵敏度置相同位置 由 小到大逐渐增加信号发生器输出信号频率 当屏幕上显示一 个稳定的椭圆时 信号发生器指示的频率即为被测未知信号 的频率 3 李沙育图形法测量信号相位差 设 ux Uxm sin t uy Uym sin t 分别加到 x 通道 Y1 通道 和 Y2 通道 扫描速度旋钮置 X Y 位置 荧光 屏上显示的李沙育 或李萨如 图形如图 5 2 所示 则 4 1 m x x0 1 sin 4 放大电路的相频特性研究 放大电路的相频特性是指输出信号与输入信号的相 位差与信号频率的关系 采用李沙育图形法可以测量相 位差 保持输入信号幅度不变 改变输入信号频率 逐点测量各频率对应的相位差 采用描点 法作出相频特性曲线 三 实验器材 1 信号发生器 1 台 2 示波器 1 台 图 4 1 fy fx 2 且相位差为 0 时的李沙育图形 Ux t t Uy 图 4 2李沙育图形法测相位差 x0 xm 1 3 实验箱 1 台 4 单管 多级 负反馈电路实验板 1 块 四 实验步骤 1 观察李沙育图形 1 fx与 fy同频同相时的李沙育图形 用信号发生器输出一个 1kHz 10mVp p的正弦波 加到一个射极输出器 同时加到示波器 的 Y1 通道 射极输出器的输出信号加到 Y2 通道 正确调节有关旋钮 屏幕上应看到一条斜线 其斜率即为射极输出器的电压放大倍数 2 fx与 fy同频不同相时的李沙育图形 用信号发生器输出一个 1kHz 1Vp p的正弦波 加到一个 RC 低通滤波器 同时加到示波 器的 Y1 通道 RC 低通滤波器的输出信号加到 Y2 通道 正确调节有关旋钮 屏幕上应看到一 个椭圆 用信号发生器输出一个 1kHz 1Vp p的正弦波 加到一个 RC 高通滤波器 同时加到示波 器的 Y1 通道 RC 低通滤波器的输出信号加到 Y2 通道 正确调节有关旋钮 屏幕上应看到一 个椭圆 2 李沙育图形法测量信号频率 用信号发生器 A 通道输出一个 1Vp p任意频率的正弦波 利用示波器观察波形 1 采用 周期法 测量 RC 正弦波振荡器输出信号的频率 2 采用 李沙育图形法 测量 RC 正弦波振荡器输出信号的频率 示波器有关旋钮置 X Y 图示仪位置 将信号发生器 A 通道输出的任意频率的正弦波加 到 Y2 通道 用一个标准信号发生器输出一个幅度适当的正弦信号加到 X Y1 通道 由小到 大改变标准信号发生器的输出频率 当屏幕上出现一个稳定的椭圆时 标准信号发生器的输出 频率即为信号发生器 A 通道输出正弦波的频率 3 比较两种方法各有何特点 3 李沙育图形法观测 RC 低通和高通滤波电路输出信号与输入信号的相位差 用信号发生器输出一个 1kHz 1Vp p的正弦波 加到一个 RC 低 高 通滤波器 同时加 到示波器的 Y1 通道 RC 低 高 通滤波器的输出信号加到 Y2 通道 正确调节有关旋钮 屏 幕上应看到一个椭圆 根据图 4 2 读数 并根据式 4 1 计算相位差 填表 4 1 表 4 1 李沙育图形法测相位差 电路R k C F x0 xm 频率 Hz RC 低通 0 110 3 0 格3 2 格 1K RC 高通 1 510 0 2 格2 4 格 100 4 射极输出器相频特性测量 用信号发生器输出一个 1Vp p的正弦波 加到一个射极输出器 同时加到示波器的 Y1 通 道 射极输出器的输出信号加到 Y2 通道 正确调节有关旋钮 使屏幕上看到一个椭圆 根据 图 4 2 读数 并根据式 4 1 计算相位差 填表 4 2 表 4 2 射极输出器相频特性测量 频率 Hz 5102030401M1 5M2M4M x0 格 0 50 40 30 20 10 20 30 40 6 Xm 格 2 8444 54 84 94 94 94 954 7 2 五 预习与思考题 1 李沙育图形的显示原理 答 李沙育图形 即 李萨如图形 就是将被测频率的信号和频率已知的标准信号 分别加至示波器的 Y 轴输入端和 x 轴输入端 在示波器显示屏上将出现一个合成图形 这个图形就是李沙育图形 李沙育图形随两个输入信号的频率 相位 幅度不同 所呈 现的波形也不同 2 何用李沙育图形法测量频率和相位 1 答 如扫描速度旋钮置 X Y 位置 被测信号加到 Y2 通道 用信号发生器输出一个正 弦信号加到 X 通道 Y1 Y1 Y2 的偏转灵敏度置相同位置 由小到大逐渐增加信号发生器输 出信号频率 当屏幕上显示一个稳定的椭圆时 信号发生器指示的频率即为被测未知信号的频 率 2 设 ux Uxm sin t uy Uym sin t 分别加到 x 通道 Y1 通道 和 Y2 通道 扫描 速度旋钮置 X Y 位置 观察荧光屏上显示的李沙育图形 则 m x x0 1 sin 3 如何用 逐点法 研究电路的相频特性 按照实验步骤 保持输入信号幅度不变 改变输入信号频率 逐点测量各频率对应的相 位差 采用描点法作出相频特性曲线 实验结果表明 荧屏上显示的椭圆李沙育图形 只