哈工大电路自主设计实验

第第页姓名班级学号实验日期2014.5.12节次9~10教师签字成绩实验名称等幅度移相输出电路的研究与应用实验目的熟悉与掌握移相电路的工作原理以及其参数对它工作的影响。利用移相电路结合运算放大器实现对正弦波或三角波的特定角度相变以及特定倍数放大的功能。总体设计方案或技术路线（1）利用如图所示的由电感和电阻组成的电路可以使输入的正弦波或三角波的相位发生一定的变化，一般可以实现0~180度的相角变化，但是普通的含电容或者电感的电路对输出电压的相位都有影响，但是如何实现等幅度移相输出则是本实验的重点。所以本实验先由R1和R2、L1和L2是否相等来分析他们对输出电压幅度的影响。如果L1=L2=L，R1=R2=R，输入电压为Ui，输出电压为Uo（如图所示），那么有Uo+UL=UR，然而UL=Ui（jwL/(jwL+R)）,UR=Ui（R/(jwL+R)）。则得出：U0/Ui=（R-jwL）/(jwL+R)。即可以达到无损输出（输出电压幅度等于输入电压幅度）特殊的，当R/L=w=2*pi*f时，可以得到90度无损输出的波形，本实验采用的R在629欧姆左右，L在0.1H左右，选用1000HZ频率的正弦电压源。研究清楚了移相电路的工作原理和参数特征，就要利用它来实现价值，利用正相比例运算电路（如图所示）可以输出特定的幅度，而利用等幅度移相输出电路可以等幅度改变输入波的相位，因此可以结合二者制作出，可以将输入波进行特定幅度放大（或缩小）和特定角度相变的输出的功能。实验电路图实验（1）、研究电路参数对移相电路输出幅值的影响的电路图实验（2）、实现对输入正弦波进行特定角度相变以及特定倍数放大的电路图仪器设备名称、型号函数信号发生器双踪示波器Ua741芯片十进制电阻箱十进制电感箱直流稳压源数字万用表理论分析或仿真分析结果实验（1）、研究电路参数对移相电路输出幅值的影响的仿真结果(1)电阻是否相等对幅值输出的影响：R1=628R2=100:R1=628R2=628:R1=628R2=5000:电感是否相等对幅值输出的影响：L1=0.1L2=0.005:L1=0.1L2=0.1:L1=0.1L2=1:实验（2）、实现对输入正弦波进行特定角度相变以及特定倍数放大的仿真结果幅值2倍相移<90度：（变相电阻大于628）幅值3倍相移90度：（变相电阻等于628）幅值2倍相移>90度：（变相电阻小于628）幅值2.5倍相移180度：（变相电阻趋近于零）6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）实验（1）、研究电路参数对移相电路输出幅值的影响电阻是否相等对幅值输出的影响：用示波器测量输入电压和输出电压并填入下表：R1（欧姆）628628628R2（欧姆）1006285000Ui（伏特）9.639.849.12Uo（伏特）7.569.067.03用示波器接输出端观察相位的变化并总结随着电阻的变化相位变化有何规律：答：只有在R1、R2两个电阻相等的时候，输出电压的幅度才和输入电压幅度大致相等，而仿真的结果是完全相等，实验中由于电感不是理想的，带有一定的电阻，有微小的影响，使输出电压幅度略小于输入电压幅度，并且相位移动有所偏差。电阻R2为100欧姆时相移大于90度，等于628欧姆时相移大致等于90度，为5000欧姆时相移小于九十度。电感是否相等对幅值输出的影响：用示波器测量输入电压和输出电压并填入下表：L1（亨利）0.10.10.1L2（亨利）0.0050.11Ui（伏特）9.729.849.26Uo（伏特）6.539.067.18用示波器接输出端观察相位的变化并总结随着电阻的变化相位变化有何规律：答：只有在L1、L2两个电感相等的时候，输出电压的幅度才和输入电压幅度大致相等，而仿真的结果是完全相等，实验中由于电感不是理想的，带有一定的电阻，有微小的影响，使输出电压幅度略小于输入电压幅度，并且相位移动有所偏差。电感L2为0.005H时相移小于90度，等于0.1H时相移大致等于90度，为1H时相移大于九十度。实验（2）、实现对输入正弦波进行特定角度相变以及特定倍数放大①改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：R1=1500欧姆R2=1500欧姆R3=10k欧姆②改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：R1=590欧姆R2=590欧姆R3=20k欧姆电压放大倍数过大，而工作点选取不合理，导致电压幅度放大3倍时发生顶部失真。③改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：R1=320欧姆R2=320欧姆R3=10k欧姆④改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：R1=0R2=0R3=2.5k欧姆电压放大倍数过大，而工作点选取不合理，导致电压幅度放大2.5倍时发生顶部失真。实验结论本实验通过对移相电路的具体参数分析，熟悉并掌握了移相电路的工作原理与参数设置。探究了R1与R2在取不同值是对输出电压幅度的影响。验证了移相电路在R1=R2且L1=L2时等幅度输出的功能。实现了较低放大倍数下特定角度相变以及特定倍数放大的功能，并得到移相放大后的波形图像。实验中出现的问题及解决对策实验设计时没有考虑到电感箱的电感对应有一定的阻值，造成实际操作时得到的图像相位移动不准确以及幅度输出略有偏差的问题，本想增大R1和R2的设定阻值，以削弱电感阻值对整体的影响，但是效果不是很明显，就保留了原来的实验方案。实验设计时，设计了放大2.5倍和3倍幅度的方案，但是在实际电路操作中，发生了顶部失真，这是由于工作点没有选取适当的原因，有可能是在设置函数信号发生器的时候没有将直流偏量置零的缘故。本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议这次自主设计实验首先让我明白了，动手操作的必要性，本以为仿真的东西就足够了，但是实验看来，仿真毕竟是很理想的状态下的实验结果，然而做实验时必须考虑到非理想状态