移相器的设计与测试报告,最终完美破解版.

1、攀枝花学院电路原理实验摘要攀枝花学院电路原理综合实验报告移相器的设计与测试学生姓名：赵鹏学生学号：201110501083院（系）：电气信息工程学院年级专业：2011级电子信息工程 2班指导教师：陈大兴副教授助理指导教师：陈大兴副教授二0二年十二月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

2、实 现的。关键词 移相位，设计，测试I攀枝花学院电路原理实验ABSTRACTABSTRACTWhen constant linear network in sine signal excitation voltage, current, the resp onse is with the same freque ncy excitati on sig nal, the sine resp onse and freque ncy relations, namely for frequency characteristics. It is used phasor forms of network

3、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 in put voltage phase differe nee with in the scope of certa in and con ti nu ous tun a

4、ble resp onse (output) sig nals. This is achieved by regulating circuit device parameters to realize, usually with RC phase shifting n etwork to realize.Keywords Move phase, design, test。ii攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试目录摘要IABSTRACT II第1章 方案设计与论证51.1 RC串联电路51.2 X型RC移相电路51.3方案比较6第2章理论计算72.1工作原理72.2电路参数设计 7第3章 原

5、理电路设计 93.1低端电路图设计（-45） 93.2高端电路图设计（-180 ° 93.3可调电路图设计（-45 - -180 ° 10第4章设计仿真114.1仿真软件使用 114.2电路仿真114.2.1可变电阻为0%时124.2.2可变电阻为2%时134.2.3可变电阻为6%时154.2.4可变电阻为10%时174.2.5可变电阻为100%时194.3数据记录20第5章结果分析215.1结论分析215.2设计工作评估 215.3体会214攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试第1章 方案设计与论证1.1 RC串联电路图1.1所示所示RC串联电路，设输入正弦信号，其相量

6、 Ui二00V，若电容C为一定值，则有，如果R从零至无穷大变化，相位从900到00变化5攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试另一种RC串联电路如图1.2所示U1#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图1.2 RC串联电路及其相量图同样，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00到-90°变化c1.2 X型RC移相电路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

7、1.3(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1.3 (b)所示电路。(a) X型RC电路图1.3 X型RC移相电路及其改画电路UiU2 一“ d(b )改画电路1.3方案比较方案比较：(1)采用X形RC移相电路：当希望得到输入电压的有效值与输 入电压有效值相等，而相对输入电压又有一定相位差的输入电压时可以采用如下 图一中(a)的X形RC移相电路来实现。为方便分析，将原电路图改画成图一 (b)所示电路。(2) RC串联电路一：顺时针看电容 C是接在电阻R的前面，可知当信号源 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。 设电 容C为一定值，如果R从0

8、到c变化，则相位从90o到Oo变化。(3) RC串联电路二：顺时针看电容 C是接在电阻R的后面的，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。 设电容C值不变，如果R从0至变化，则相位从Oo到-90o变化。正确性：设计的方案和电路与要求相符合，都是正确合理的。 优良程度：方案优秀，各有特色。有上述分析比较及论证可知应该选择第二种方案较好。7攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试第2章理论计算2.1工作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

9、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。2.2电路参数设计X型RC移相电路输出电压U2为：其中U1-U1jCU11 j RC.儡(RC)2,1 c RC)2U/ -2arctan RCU2jQc RC)2,1 ( RC)2UU1U2 =u cb U db2 - -2arctan( RC)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。设电容C值一定

10、，如果电阻R值从0到*变化时，则从0至-180o变化，此 时：令电容为1nF，已知频率为2.46k Q因为-1800<2 <-45 0 且:=2f22.50 < arctan（2fRC） < 89.9 00.414572.9572f <RC< 2f代入C =1nF, f =2.83kHz,二=3.1426.4K1 < R< 37.08 M'1可变电阻"R =37.06 M-9攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试第3早原理电路设计3.1低端电路图设计（-45°）运用X型RC电路，将设计好的低端电路参数 R=26.8kQ

11、 , C=1 nF代入R1-VAA-XBP24XSC11廿中Z46kHz0*图3-1低端相位测试原理图3.2咼端电路图设计（-180 °运用X型电路，将设计好的高端电路参数R=37.08M Q ,C=1 nF 代入R14kIN4 Qc)UTXBP237-08MQ1 vpw-2,46kHz (F10攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图3-2高端相位测试原理图#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试3.3可调电路图设计（-45-180 °运用X型电路，用低端时的电阻R=26.8kQ可变串联一个阻值厶R=37.06MQ26-8kQ R3

12、37.06MQ *0% Key=AC1T卜1nF*4Q2 11 FCT1I137.06MQ 5鳴V1 KeyAVpk2,46kHz11攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图3-3可调相位测试原理图#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试第4章设计仿真4.1仿真软件使用Multisim是一个完整的设计工具系统，提供了一个非常大的元件数据库， 并 提供原理图输入接口、全部的数模Spice仿真功能、VHDL/Verilog设计接口与仿 真功能、FPGA/CPLD综合、RF设计能力和后处理功能，还可以进行从原理图 到PCB布线工具包(如:Electronics

13、 Workbench的Ultiboard)的无缝隙数据传输。它 提供的单一易用的图形输入接口可以满足您的设计需求。Multisim提供全部先进的设计功能，满足从参数到产品的设计要求。因为程序将原理图输入、仿真和 可编程逻辑紧密集成，您可以放心地进行设计工作，不必顾及不同供应商的应用 程序之间传递数据时经常出现的问题。4.2电路仿真设计一个RC电路移相器，该移相器输入正弦信号源电压有效值 U1V， 频率为2.46kHz,由信号源发生器提供。要求输出电压有效值U1V，输出电压 相对于输入电压的相移在-180o至-45o范围内连续可调。设计计算元件值、确定元件，搭建线路、安装及测试输出电压的有效值及

14、相 对输入电压的相移范围是否符合设计要求。实验中连线接通后正确无误，数据结果电路图如下：0°图4-1可调相位测试原理图13攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试14攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试4.2.1可变电阻为0%时图4-2示波器所测相位时间差输出电压相对于输入电压的相移在-450到-180。可调比为0%该两个正弦波相位差时间=49.242us图4-3示波器所测相位周期15攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试16攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试输出电压相对于输入电压的相移在-45。到-180。可调比为0 %该两个正弦波 周期T=401.515us相位差=49.24

15、2401.515*360 0=44.15o图4-4波特图所测相位差图4-5波特图所测相位差该电路设计的相频特性如图所示。在2.46kHz时移相-45.0124.2.2可变电阻为2%图4-6示波器所测相位时间差17攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试输出电压相对于输入电压的相移在-450到-180。可调比为2%该两个正弦波相位差时间T =193.182us图4-7示波器所测相位周期输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为2 %该两个正弦波周期T=405.303us相位差=193.182/405.303*360 0=171.60图4-8波特图所示相位差图4-9波特图所示相位差该

16、电路设计的相频特性如图所示。在2.46kHz时移相-170.3704.2.3可变电阻为6%图4-10示波器所测相位时间差输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为6%该两个正弦波相位差时间T =200.758us20攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试21攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图4-11示波器所测相位周期不疲器-XE匸1时间通道通道上507,576 us993.630 mV-955.280 mV916*667 us999.078 mV'963.78斗 mV409.091 us448.195 UV-4.504 mV通道必 比例1500 m忡通道B比例sO

17、OmV/OivY位置|0¥位责|0ac| o |dc <*ac| o |dc * | <*输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为6 %该两个正弦波周期T=409.091us相位差=200.758/409.091*360 0=176.70图4-12波特图所测相位差22攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图4-13波特图所测相位差该电路设计的相频特性如图所示。在2.46kHz时移相-176.70704.2.4可变电阻为10%时图4-14示波器所测相位时间差输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为10%该两个正弦波相位差时间T =200.

18、758us23攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试24攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图4-15示波器所测相位周期输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为10 %该两个正弦波周期T=409.091us相位差=200.758/409.091*360 0=176.67。图4-16波特图所测相位差图4-17波特图所测相位差25攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试26攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试该电路设计的相频特性如图所示。在2.46kHz 时移相-178.0140#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试4.2.5可变电阻为100%时图4-18示波器所测相位时间差

19、#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为100%该两个正弦波相位差时间 T =204.545us#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试#攀枝花学院电路原理实验移相器设计与测试图4-19示波器所测相位周期输出电压相对于输入电压的相移在-450到-1800可调比为100 %该两个正弦波周期T=409.091us相位差=204.545/409.091*360 0=179.9990图4-20波特图所测相位差图4-21波特图所测相位差0该电路设计的相频特性如图所示。在2.46kHz 时移相-179.84.

20、3数据记录项目可调电容理论计示波器测量示波器测波特仪测示波器波特仪可调或电阻值算值0时间差At量周期T量值 0测量误测量误比(M Q)(°)(卩s)(卩s)(°)差（%）差（%）0%045.0049.242401.51545.010.190.032%0.741170.02193.182405.303170.370.930.216%2.224176.67200.758409.091176.710.020.0210%3.706177.90200.758409.091178.010.700.06100%37.060179.80204.545409.091179.800.100.0027攀枝花学院电路原理实验移相