電路原理移相器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理

1、電路原理綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告移相器的設(shè)計(jì)與測(cè)試學(xué)生姓名：-學(xué)生學(xué)號(hào)：-院（系）：年級(jí)專業(yè)：指導(dǎo)教師：-助理指導(dǎo)教師：摘要線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)在正弦信號(hào)激勵(lì)下，其響應(yīng)電壓、電流是與激勵(lì)信號(hào)同頻率的正弦量,響應(yīng)與頻率的關(guān)系，即為頻率特性。它可用相量形式的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)來(lái)表示。在電氣工程與電子工程中，往往需要在某確定頻率正弦激勵(lì)信號(hào)作用下，獲得有一定幅值、輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位差在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的響應(yīng)（輸出）信號(hào)。這可通過(guò)調(diào)節(jié)電路元件參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常是采用R（移相網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。關(guān)鍵詞移相位，設(shè)計(jì)，測(cè)試。目錄摘要13ABSTRAC工II222222222第1章方案設(shè)計(jì)與論證21.1 RC串聯(lián)電路1.2 X型R(

2、移相電路1.3方案比較第2章理論計(jì)算22.1工作原理2.2電路參數(shù)設(shè)計(jì)第3章原理電路設(shè)計(jì)23.1低端電路圖設(shè)計(jì)(-45°-90°)3.2高端電路圖設(shè)計(jì)(-90°-120°).、3.3高端電路圖設(shè)計(jì)(-120°-150°)3.4高端電路圖設(shè)計(jì)(150°180°)3.5整體電路圖設(shè)計(jì)第4章設(shè)計(jì)仿真24.1仿真軟件使用4.2電路仿真4.3 數(shù)據(jù)記錄第5章實(shí)物測(cè)試25.1儀器使用（電路板設(shè)計(jì)）25.2電路搭建（電路板制作）25.3數(shù)據(jù)記錄（電路板安裝）2第6章結(jié)果分析26.1結(jié)論分析26.2設(shè)計(jì)工作評(píng)估26.3體會(huì)2第1章

3、方案設(shè)計(jì)與論證1.1RC串聯(lián)電路圖1.1所示所示RC串聯(lián)電路，設(shè)輸入正弦信號(hào)，其相量，若電容C為一定值，則有，如果R從零至無(wú)窮大變化，相位從9°到°變化。圖1.1RC串聯(lián)電路及其相量圖另一種RC串聯(lián)電路如圖1.2所示。圖1.2RC串聯(lián)電路及其相量圖同樣，輸出電壓的大小及相位，在輸入信號(hào)角頻率一定時(shí)，它們隨電路參數(shù)的不同而改變。若電容C值不變，R從零至無(wú)窮大變化，則相位從曠到-9T變化。1.2X型R（移相電路當(dāng)希望得到輸出電壓的有效值與輸入電壓有效值相等，而相對(duì)輸入電壓又有一定相位差的輸出電壓時(shí)，通常是采用圖1.3（a）所示X型RC移相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。為方便分析，將原電路改畫成圖

4、1.3（b）所示電路。（a）X型RC電路（b）改畫電路圖1.3X型R（移相電路及其改畫電路1.3方案比較方案比較：（1）采用X形RC移相電路：當(dāng)希望得到輸入電壓的有效值與輸入電壓有效值相等，而相對(duì)輸入電壓又有一定相位差的輸入電壓時(shí)可以采用如下圖一中（a）的X形RC移相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。為方便分析，將原電路圖改畫成圖一（b）所示電路。（2）RC串聯(lián)電路一：順時(shí)針看電容C是接在電阻R的前面，可知當(dāng)信號(hào)源角頻率一定時(shí)，輸出電壓的有效值與相位均隨電路元件參數(shù)的變化而不同。設(shè)電容C為一定值，如果R從0到變化，則相位從90o到Oo變化。（3）RC串聯(lián)電路二：順時(shí)針看電容C是接在電阻R的后面的，同樣，輸出電壓的大

5、小及相位，在輸入信號(hào)角頻率一定時(shí)，它們隨電路參數(shù)的不同而改變。設(shè)電容C值不變，如果R從0至變化，則相位從jOo到-90o變化。正確性：設(shè)計(jì)的方案和電路與要求相符合，都是正確合理的。優(yōu)良程度：方案優(yōu)秀，各有特色。有上述分析比較及論證可知應(yīng)該選擇第一種方案較好第2章理論計(jì)算2.1工作原理線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)在正弦信號(hào)激勵(lì)下，其響應(yīng)電壓、電流是與激勵(lì)信號(hào)同頻率的正弦量，響應(yīng)與頻率的關(guān)系，即為頻率特性。它可用相量形式的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)來(lái)表示。在電氣工程與電子工程中，往往需要在某確定頻率正弦激勵(lì)信號(hào)作用下，獲得有一定幅值、輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位差在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的響應(yīng)（輸出）信號(hào)。這可通過(guò)調(diào)節(jié)電路元件參數(shù)來(lái)

6、實(shí)現(xiàn)，通常是采用R（移相網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.2電路參數(shù)設(shè)計(jì)X型R（移相電路輸出電壓少為：其中結(jié)果說(shuō)明，此X型RC移相電路的輸出電壓與輸入電壓大小相等，而當(dāng)信號(hào)源角頻率一定時(shí)，輸出電壓的相位可通過(guò)改變電路的元件參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)。設(shè)電阻F值一定，如果電容C值從11.4nF到3.16F變化時(shí)，則從-45。至-1800變化，此時(shí):當(dāng)C=11.4nF時(shí)，則©=-45°,輸出電壓5與輸入電壓3同相位當(dāng)C=3.16F時(shí),則©=-180。，輸出電壓厲與輸入電壓5相反。當(dāng)6.26nF<=C<=249卩F時(shí)，則例在與-45。與-1800之間取值。實(shí)驗(yàn)中，由式化W問(wèn)肋計(jì)算電容C的值

7、，其中電阻R=2000Q，頻率為2.88KHZ計(jì)算如下：當(dāng)角度為-450，C1=11.4nF。當(dāng)角度為-90°，C2=27.6nF當(dāng)角度為-120°,C3=47.8nF。當(dāng)角度為-150°,C4=103.1nF。當(dāng)角度為-180°,C5=3.16F。當(dāng)角度在-45°-90°時(shí)，。當(dāng)角度在-90°-120°時(shí),。當(dāng)角度在-120°-150°時(shí)，。當(dāng)角度在-150°-180°時(shí)，?？烧{(diào)電容的值3=16.1nFC2=20.2nF,C3=55.2nF,C4=3315896.9nF.第

8、3章原理電路設(shè)計(jì)3.1低端電路圖設(shè)計(jì)(-45°-90°)K叫OUT3.2高端電路圖設(shè)計(jì)（-90°-120V1©1VriTis2.8SkHiOjaXBP1OUTV1C4©1Vrms2關(guān)kbk0漁C2=27.6nF20.2nFKey=A50%Cl27.6nF當(dāng)20.2nFfey=A03.3高端電路圖設(shè)計(jì)(-120°-150°)V1©1VriTis2.8SkHiOjaK叫OUTC2斗=47-8nF55.21FKey=ACl47.BnFC3fey=AV14C450%XBP134©1Vrms2關(guān)kbk0漁0OUT路

9、圖設(shè)計(jì)（-150。180°）34整體圖第4章設(shè)計(jì)仿真4.1仿真軟件使用Multisim是一個(gè)完整的設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)，提供了一個(gè)非常大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供原理圖輸入接口、全部的數(shù)模Spice仿真功能、VHDL/Verilog設(shè)計(jì)接口與仿真功能、FPGA/CPLD綜合、RF設(shè)計(jì)能力和后處理功能，還可以進(jìn)行從原理圖到PC怖線工具包（如:ElectronicsWorbench的Ultiboard）的無(wú)縫隙數(shù)據(jù)傳輸。它提供的單一易用的圖形輸入接口可以滿足您的設(shè)計(jì)需求。Multisim提供全部先進(jìn)的設(shè)計(jì)功能，滿足從參數(shù)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。因?yàn)槌绦驅(qū)⒃韴D輸入、仿真和可編程邏輯緊密集成，您可以放心地進(jìn)行

10、設(shè)計(jì)工作，不必顧及不同供應(yīng)商的應(yīng)用程序之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。4.2電路仿真設(shè)計(jì)一個(gè)RC電路移相器，該移相器輸入正弦信號(hào)源電壓有效值S二1V,頻率為2.88kHz，由信號(hào)源發(fā)生器提供。要求輸出電壓有效值心；V,輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相移在-45o至-180o范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。設(shè)計(jì)計(jì)算元件值、確定元件，搭建線路、安裝及測(cè)試輸出電壓的有效值及相對(duì)輸入電壓的相移范圍是否符合設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)中連線接通后正確無(wú)誤，數(shù)據(jù)結(jié)果截圖如下：-45°到>-90°-90°到-120°-120。到-150即GodeWotterXBPl-Contr&ts、|麗孤

11、脇虢|Sa怕1S41.I壬ESThi-1議HTDeg二<-(TQ址檸.珍EcdePlotterXBPl|3f|*<fIm<?-+(?Out擰*<fIm<?-+(?Out擰bkrts厲說(shuō)'&止宋Sa強(qiáng)S«L.UjjwitutteFt科-150。到-180°4.3數(shù)據(jù)記錄項(xiàng)目0%可調(diào)比可調(diào)電容或電阻值0000(nF)理論計(jì)算值©(°)-44.840-89.935-119.939-149.994波特儀測(cè)量值©(°)-44.846-89.939-119.944-156.813波特儀測(cè)量誤差(%0.

12、0130.0040.0044.546項(xiàng)目50%可調(diào)比可調(diào)電容或電阻值8.0510.127.6157948.45(nF)理論計(jì)算值©(°)-70.284-107.523-139.748-179.97波特儀測(cè)量值©(°)-70.284-107.522-139.747-179.98波特儀測(cè)量誤差(%0.0000.0090.0070.005項(xiàng)目100%可調(diào)比可調(diào)電容或電阻值16.120.255.2315896.9(nF)理論計(jì)算值©(°)-89.935-119.939-149.994-179.98波特儀測(cè)量值©(°)-89

13、.727-119.938-149.966-179.99波特儀測(cè)量誤差(%0.0230.0080.0180.005第5章實(shí)物測(cè)試5.1儀器使用(電路板設(shè)計(jì))電阻(136Q、377KQ)、滑動(dòng)變阻器(136Q-377KQ)、示波器、波特儀5.2電路搭建(電路板制作)按圖3.4連接電路。項(xiàng)目0%可調(diào)比可調(diào)電容或電阻值(nF)0000理論計(jì)算值©(°)-44.840-89.935-119.939-149.994波特儀測(cè)量值©(°)-44.846-89.939-119.944-156.813波特儀測(cè)量誤差(%0.0130.0040.0044.546項(xiàng)目50%可調(diào)比

14、可調(diào)電容或電阻值8.0510.127.6157948.45(nF)理論計(jì)算值©(°)-70.284-107.523-139.748-179.97波特儀測(cè)量值©(°)-70.284-107.522-139.747-179.98波特儀測(cè)量誤差(%0.0000.0090.0070.005項(xiàng)目100%可調(diào)比可調(diào)電容或電阻值16.120.255.2315896.9(nF)理論計(jì)算值©(°)-89.935-119.939-149.994-179.98波特儀測(cè)量值©(°)-89.727-119.938-149.966-179.99波特儀測(cè)量誤差(%0.0230.0080.0180.0055.3數(shù)據(jù)記錄(電路板安裝)測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)如下表：第6章結(jié)果分析6.1結(jié)論分析在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，自己所設(shè)計(jì)的電路通過(guò)示波器觀察時(shí)，可見(jiàn)兩列波的振幅不同，存在一定的差值，而通過(guò)老師的指導(dǎo)可知是自己的電壓源3的選擇有誤，如果改為信號(hào)源，問(wèn)題就可以順利的解決。修改正確后實(shí)驗(yàn)并截圖，由截圖可知：在示波器的截屏中可以看到兩列波是同振幅的，只是存在相位差，為込二厶2皿伽我U；而移相器的截圖中有當(dāng)頻率為2.88kHz時(shí)，鶴為-180°。6.2設(shè)計(jì)工作評(píng)估分析：實(shí)驗(yàn)的誤差較小，可以證明對(duì)于此次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與測(cè)試