實(shí)驗(yàn)一、移相器實(shí)驗(yàn)相敏檢波器實(shí)驗(yàn)

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1熟悉由運(yùn)算放大器構(gòu)成移相電路的組成與工熟悉由運(yùn)算放大器構(gòu)成移相電路的組成與工作原理。作原理。4.4.熟悉相敏檢波器在檢測(cè)技術(shù)中的運(yùn)用。熟悉相敏檢波器在檢測(cè)技術(shù)中的運(yùn)用。2.2.熟悉相敏檢波器的工作原理及其使用方法。熟悉相敏檢波器的工作原理及其使用方法。3 3觀測(cè)移相電路的功能及其使用方法。觀測(cè)移相電路的功能及其使用方法。通過本次實(shí)驗(yàn)了解并掌握感測(cè)技術(shù)中常用的通過本次實(shí)驗(yàn)了解并掌握感測(cè)技術(shù)中常用的信號(hào)處理電路的組成與功能信號(hào)處理電路的組成與功能. .5.5.進(jìn)一步熟悉并掌握常用電子測(cè)量儀器的運(yùn)用。進(jìn)一步熟悉并掌握常用電子測(cè)量儀器的運(yùn)用。二二 、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2、移相器的功能檢測(cè)移相器的功能檢測(cè)2.2.移相器的頻率特性檢測(cè)移相器的頻率特性檢測(cè)3.3.移相器的李沙育圖形觀測(cè)移相器的李沙育圖形觀測(cè)4.4.相敏檢波器的直流控制功能檢測(cè)。相敏檢波器的直流控制功能檢測(cè)。 5.5.相敏檢波器的交流控制功能檢測(cè)相敏檢波器的交流控制功能檢測(cè)6.6.相敏檢波器檢幅特性測(cè)量相敏檢波器檢幅特性測(cè)量7.7.相敏檢波器的鑒相特性相敏檢波器的鑒相特性三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)1.1.移相器的電路組成移相器的電路組成實(shí)驗(yàn)儀中的移相器電路原理圖與面板布局圖如圖所示實(shí)驗(yàn)儀中的移相器電路原理圖與面板布局圖如圖所示 移相器由移相器由兩級(jí)運(yùn)算放大兩級(jí)運(yùn)算放大器構(gòu)成，其中，器構(gòu)成，其中，

3、運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器A1A1與移相網(wǎng)絡(luò)與移相網(wǎng)絡(luò)R1R1、R2R2、W1W1、C1C1構(gòu)構(gòu)成微分電路成微分電路, ,實(shí)現(xiàn)超前移相實(shí)現(xiàn)超前移相器。器。 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器A2A2與移相網(wǎng)絡(luò)與移相網(wǎng)絡(luò)R4R4、R5R5、W2W2、C2C2構(gòu)成積分電路構(gòu)成積分電路, ,實(shí)實(shí)現(xiàn)滯后移相器。改變現(xiàn)滯后移相器。改變W1W1與與W2W2的大小，可以改變輸出信號(hào)的相位。的大小，可以改變輸出信號(hào)的相位。2.2.相敏檢波器的電路組成相敏檢波器的電路組成 能夠鑒別調(diào)制信號(hào)的相位，同時(shí)還具有選頻能力的電子電路能夠鑒別調(diào)制信號(hào)的相位，同時(shí)還具有選頻能力的電子電路, ,稱為稱為相敏檢波器相敏檢波器. .實(shí)驗(yàn)儀中的實(shí)驗(yàn)儀

4、中的相敏檢波器相敏檢波器電路組成與面板布局如圖所示電路組成與面板布局如圖所示: : 相敏檢波器模塊主要由三部分組成：一是由運(yùn)算放相敏檢波器模塊主要由三部分組成：一是由運(yùn)算放大器大器A1A1構(gòu)成的整形電路部分，用于對(duì)參考信號(hào)的處理；構(gòu)成的整形電路部分，用于對(duì)參考信號(hào)的處理；二是由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的電子開關(guān)電路部分，控制相敏二是由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的電子開關(guān)電路部分，控制相敏檢波器；三是由運(yùn)算放大器檢波器；三是由運(yùn)算放大器A2A2構(gòu)成的相敏檢波器部分。構(gòu)成的相敏檢波器部分。當(dāng)（當(dāng)（2 2）端的控制電壓為高電平時(shí)，二極管）端的控制電壓為高電平時(shí)，二極管D D截止，開截止，開關(guān)管柵極關(guān)管柵極G G為低電平，為低

5、電平，BGBG截止，相當(dāng)開關(guān)斷開。此時(shí)，截止，相當(dāng)開關(guān)斷開。此時(shí)，相敏檢波器為反相運(yùn)算放大器，輸入與輸出信號(hào)反相。相敏檢波器為反相運(yùn)算放大器，輸入與輸出信號(hào)反相。當(dāng)（當(dāng)（2 2）端的控制電壓為低電平時(shí)，二極管）端的控制電壓為低電平時(shí)，二極管D D導(dǎo)通，開導(dǎo)通，開關(guān)管柵極關(guān)管柵極G G為高電平，為高電平，BGBG導(dǎo)通，相當(dāng)開關(guān)接通。此時(shí)，導(dǎo)通，相當(dāng)開關(guān)接通。此時(shí)，相敏檢波器為同相運(yùn)算放大器，輸入與輸出信號(hào)同相。相敏檢波器為同相運(yùn)算放大器，輸入與輸出信號(hào)同相。3.3.示波器線性掃描法的相位測(cè)量：示波器線性掃描法的相位測(cè)量：=X（cm）/TX)cm)360 四、實(shí)驗(yàn)應(yīng)會(huì)技能四、實(shí)驗(yàn)應(yīng)會(huì)技能一一. .

6、移相器的功能檢測(cè)移相器的功能檢測(cè) 關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。驗(yàn)線路。將音頻振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)將音頻振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)2KHZ/2Vp-p 2KHZ/2Vp-p 由由“0 0度或度或180180度度” ” 端口輸端口輸出，加入移相器的輸入端出，加入移相器的輸入端。并。并用示波用示波器的器的“CH1”CH1”通道檢測(cè)輸入信號(hào)。通道檢測(cè)輸入信號(hào)。 開啟實(shí)驗(yàn)儀、移相器模塊電源，用示波器的開啟實(shí)驗(yàn)儀、移相器模塊電源，用示波器的“CH2”CH2”通道觀察移通道觀察移相器的輸出端相器的輸出端的輸出信號(hào)波形。的輸出信號(hào)波形。旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最?。鏁r(shí)針到底），用示波器檢測(cè)

7、此時(shí)輸入旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最?。鏁r(shí)針到底），用示波器檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時(shí)針到底），用示波器檢測(cè)此時(shí)輸入旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時(shí)針到底），用示波器檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。 二二. .移相器的頻率特性檢測(cè)移相器的頻率特性檢測(cè) 關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。 將音頻振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)將音頻振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)2KH

8、Z/2Vp-p 由由“0度或度或180度度” 端端口輸出，加入移相器的輸入端口輸出，加入移相器的輸入端。并用示波器的。并用示波器的“CH1”通道檢測(cè)通道檢測(cè)輸入信號(hào)。輸入信號(hào)。 開啟實(shí)驗(yàn)儀、移相器模塊電源，用示波器的開啟實(shí)驗(yàn)儀、移相器模塊電源，用示波器的“CH2”CH2”通道觀察移相器的輸出端通道觀察移相器的輸出端的輸出信號(hào)波形。的輸出信號(hào)波形。 分別將實(shí)驗(yàn)儀中的音頻振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)分別將實(shí)驗(yàn)儀中的音頻振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)“0 0度或度或180180度度”改為改為1KHZ/2Vp-p1KHZ/2Vp-p、4KHZ/2Vp-p4KHZ/2Vp-p，按實(shí)驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)1 1步驟中的步驟中的完成實(shí)驗(yàn)

9、。完成實(shí)驗(yàn)。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最?。鏁r(shí)針到底），用示波器旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最小（逆時(shí)針到底），用示波器檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時(shí)針到底），用示波器旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時(shí)針到底），用示波器檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)。并繪出兩信號(hào)的電波形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。形，計(jì)算出兩信號(hào)的相位差。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，說明移相器對(duì)不同頻率的相根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，說明移相器對(duì)不同頻率的相移有何區(qū)別？得出你的結(jié)論。移有

10、何區(qū)別？得出你的結(jié)論。三三. .移相器的利薩如圖形觀測(cè)移相器的利薩如圖形觀測(cè) 關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。用音頻振蕩器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)用音頻振蕩器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)2KHZ/2Vp-p 2KHZ/2Vp-p 由由“0 0度或度或180180度度” ” 端口輸端口輸出，加入移相器的輸入端出，加入移相器的輸入端。 開啟實(shí)驗(yàn)儀、移相器模塊電源。將移相器旋鈕置最小，開啟實(shí)驗(yàn)儀、移相器模塊電源。將移相器旋鈕置最小，用示波器的用示波器的“CH2”CH2”通道觀察移相器的輸出端通道觀察移相器的輸出端的輸出信的輸出信號(hào)波形。號(hào)波形。 按示波器（泰克按示波器（泰克10021002）

11、面板上的）面板上的“DISPLSY”DISPLSY”功能功能鍵，再用菜單鍵，再用菜單“格式格式”功能鍵選功能鍵選“XY”XY”即可顯示利薩如即可顯示利薩如圖形，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖形，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 將移相器旋鈕置最大（順時(shí)針到底），用示波器檢測(cè)將移相器旋鈕置最大（順時(shí)針到底），用示波器檢測(cè)此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的利薩如圖形。爾后，旋轉(zhuǎn)移此時(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的利薩如圖形。爾后，旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，用示波器顯示的利薩如圖形完成下圖填空相器旋鈕，用示波器顯示的利薩如圖形完成下圖填空 四、相敏檢波器的直流控制功能檢測(cè)四、相敏檢波器的直流控制功能檢測(cè) 按圖的實(shí)驗(yàn)電路接線。將音頻信號(hào)按圖的實(shí)驗(yàn)電路接線。將音頻

12、信號(hào)4KHZ/2V p-p4KHZ/2V p-p（0 0度）信號(hào)，模擬待檢測(cè)信度）信號(hào)，模擬待檢測(cè)信號(hào)，加入相敏檢波器的輸入端號(hào)，加入相敏檢波器的輸入端。 將直流電壓將直流電壓+2V+2V加入相敏檢波器的參考加入相敏檢波器的參考( (控制控制) )電壓輸電壓輸入端入端。 將音頻信號(hào)將音頻信號(hào)180180度度/4KHz/2V p-p/4KHz/2V p-p信號(hào)加入相敏檢波信號(hào)加入相敏檢波器的交流控制端器的交流控制端。用示波器的。用示波器的“CH1CH1、CH2”CH2”通道，通道，同時(shí)觀測(cè)相敏檢波器輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的相位與幅同時(shí)觀測(cè)相敏檢波器輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的相位與幅值關(guān)系，爾后用值關(guān)系，爾

13、后用“CH2”CH2”通道觀測(cè)附加端口通道觀測(cè)附加端口端與端與端端的信號(hào)波形，繪出波形圖。的信號(hào)波形，繪出波形圖。通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出結(jié)論：相敏檢波器中的整通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出結(jié)論：相敏檢波器中的整形電路的作用是將輸入的形電路的作用是將輸入的 波轉(zhuǎn)換變成波轉(zhuǎn)換變成 ，使相敏檢波器中的電子開關(guān)電路能正常工作。使相敏檢波器中的電子開關(guān)電路能正常工作。五相敏檢波器的交流控制功能檢測(cè)五相敏檢波器的交流控制功能檢測(cè) 關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路與準(zhǔn)備信號(hào)源。關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路與準(zhǔn)備信號(hào)源。 開啟實(shí)驗(yàn)儀電源，用示波器的開啟實(shí)驗(yàn)儀電源，用示波器的“CH1CH1、CH2”CH2”

14、通道分通道分別別接相敏檢波器的輸入端接相敏檢波器的輸入端和輸出端和輸出端，組成一個(gè)測(cè)量，組成一個(gè)測(cè)量電路。同時(shí)觀測(cè)相敏檢波器輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的相位電路。同時(shí)觀測(cè)相敏檢波器輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的相位與幅值關(guān)系與幅值關(guān)系. .再用再用”CH2”CH2”觀測(cè)附加觀測(cè)附加端口端口端與端與端的信端的信號(hào)號(hào)波形，波形，繪出波形圖。繪出波形圖。 將音頻信號(hào)將音頻信號(hào)180180度度/4KHz/2V p-p/4KHz/2V p-p信號(hào)加入相敏檢波器信號(hào)加入相敏檢波器的交流控制端的交流控制端。用示波。用示波器的器的“CH1CH1、CH2”CH2”通道，同時(shí)觀測(cè)相敏檢波器輸入信號(hào)、通道，同時(shí)觀測(cè)相敏檢波器輸入信號(hào)

15、、輸出信號(hào)的相位與幅值關(guān)輸出信號(hào)的相位與幅值關(guān)系，爾后用系，爾后用“CH2”CH2”通道觀測(cè)附加端口通道觀測(cè)附加端口端與端與端的信號(hào)端的信號(hào)波形，繪出波形圖。波形，繪出波形圖。通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出結(jié)論：相敏檢波器中的整通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出結(jié)論：相敏檢波器中的整形電路的作用是將輸入的形電路的作用是將輸入的 波轉(zhuǎn)換變成波轉(zhuǎn)換變成 ，使相敏檢波器中的電子開關(guān)電路能正常工作。使相敏檢波器中的電子開關(guān)電路能正常工作。六六. .相敏檢波器檢幅特性測(cè)量相敏檢波器檢幅特性測(cè)量 關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路與準(zhǔn)備信號(hào)源。關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路與準(zhǔn)備信號(hào)源。 將音頻信號(hào)將音頻信號(hào)0 0度

16、度/4KHz/4KHz信號(hào)分別加入相敏檢波器的輸入信號(hào)分別加入相敏檢波器的輸入端端和交流參考電壓控制端和交流參考電壓控制端，即兩信號(hào)同相。按表，即兩信號(hào)同相。按表1 1所所給數(shù)據(jù)，改變音頻信號(hào)的輸入幅值給數(shù)據(jù)，改變音頻信號(hào)的輸入幅值Vp-pVp-p，分別讀出電壓，分別讀出電壓表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表1 1中。中。輸入V P-P0.5V1V2V4V8V10V輸出V0 (V) 改變交流參考電壓控制端改變交流參考電壓控制端為為180180度，即使兩信號(hào)相度，即使兩信號(hào)相位反相。按表位反相。按表2 2所給數(shù)據(jù)，改變音頻信號(hào)的輸入幅值所給數(shù)據(jù)，改變音頻信號(hào)的輸入幅值Vp-

17、pVp-p，分別讀出電壓表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表分別讀出電壓表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表2 2中。中。輸入V P-P0.5V1V2V4V8V10V輸出V0 (V)通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出：通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出： 當(dāng)相敏檢波器的輸入信號(hào)與開關(guān)信號(hào)當(dāng)相敏檢波器的輸入信號(hào)與開關(guān)信號(hào) 相相時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為 極性的極性的 波形，電壓波形，電壓表指示為表指示為 極性的電壓值。極性的電壓值。 當(dāng)相敏檢波器的輸入信號(hào)與開關(guān)信號(hào)當(dāng)相敏檢波器的輸入信號(hào)與開關(guān)信號(hào) 相相時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為 極性的極性的 波形，電壓波形，電壓表指示為表指示為 極性的電壓值。極性的電壓值。七相敏檢波器的鑒相特性七相敏檢

18、波器的鑒相特性 關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路與準(zhǔn)備信號(hào)源。關(guān)閉儀器總電源，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路與準(zhǔn)備信號(hào)源。將音頻振蕩器的將音頻振蕩器的“激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)信號(hào)”調(diào)到調(diào)到4KHz/4KHz/幅度（幅度（1Vp-p1Vp-p）適）適當(dāng)?shù)奈恢?，不要過大，并保持音頻振蕩器輸出幅值不變。當(dāng)?shù)奈恢茫灰^大，并保持音頻振蕩器輸出幅值不變。旋轉(zhuǎn)移相器的電位器旋鈕，改變參考電壓的相位為某一旋轉(zhuǎn)移相器的電位器旋鈕，改變參考電壓的相位為某一定值，用示波器觀察定值，用示波器觀察敏檢波器（敏檢波器（2)2)(6(6）端信號(hào)電壓波形，繪出波形圖和讀出）端信號(hào)電壓波形，繪出波形圖和讀出對(duì)應(yīng)的電壓表值。對(duì)應(yīng)的電壓表值。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為零，將示旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為零，將示波器接至相敏檢波器交波器接至相敏檢波器交流參考端（流參考端（5 5）上，觀察此時(shí)相敏檢波器輸入與輸出的相）上，觀察此時(shí)相敏檢波器輸入與輸出的相位差為多少度并記錄。位差為多少度并記錄。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為最大，將旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為最大，將示波器接至相敏檢波器示波器接至相敏檢波器流參考端（流參考端（5 5）上，觀察此時(shí)相敏檢波器輸入與輸出的相）上，觀察此時(shí)相敏檢波器輸入與輸出的相位差為多少度并記錄。位差為多少度并記錄。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明相敏檢波器