简易数字相位计2
南华大学电气工程学院
《电子技术课程设计》任务书设计题目：简易数字相位计
专业：本10电力02班
学生姓名: 学号:
起迄日期: 2012年9月28日—2012年12月28日指导教师:刘原欧阳宏志
教研室主任：苏泽光
《电子技术课程设计》任务书
单片机数字相位差计的设计
XXXXXX项目式教学 设计报告 课程名称：电路综合设计 项目名称：单片机数字相位差计的设计专业班级： 学生姓名： 指导教师： 开课时间： 报告成绩：
数字相位差计的设计与实现 摘要 随着数字电子技术的发展，由数字逻辑电路组成的控制系统逐渐成为现代检测技术中的主流，数字测量系统也在工业中越来越受到人们的重视。 在实际工作中，常常需要测量两列频率相同的信号之间的相位差，来解决实践中出现的种种问题。例如，电力系统中电网合闸时，要求两电网的电信号之间的相位相同，这时需要精确测量两列工频信号之间的相位差。如果两列信号之间的相位差达不到相同，会出现很大的电网冲激电流，对供电系统产生巨大的破坏力，所以必须精确地测量出两列信号之间的相位差。本设计由STC89C51构成的最小系统，通过外围扩展，精确测量工频电压的相位差，采用LCD1602显示相位差，功耗小，精确度高，稳定性能好，读数方便且不需要经常调试。 关键词：单片机、低频、相位差、LCD
一、绪论 1.1课题的意义 众所周知，相位是交变信号的三要素之一，而相位差则是研究两个相同频率交流信号之间关系的重要参数。相位差的测量是电气测量的一项基本内容，其含义为测量两个同频率周期信号的相位差值。 例如某一电路系统输入信号与输出信号之间的相位差，三相交流电两个相电压或两个线电压之间的相位差，相电压与相电流之间的相位差等。 又如，在自动控制理论中，系统的相频特性为在不同频率正弦信号作用下，系统的输出信号与输入信号之间的相位和频率的函数关系。 此外，同频率正弦信号的相位差测量在工业自动化、智能控制及通讯电子等许多领域都有着广泛的应用。如电工领域中的电机功角测试，等等。 因此相位差的测量是研究网络相频特性中不可缺少的重要方面。 1.2课题要求 本设计研究了一种可测20Hz-20kHz 内波形（正弦波、三角波、矩形波）数字相位差测量仪的设计方法。主要内容是以STC89C51为控制核心，实现对音频范围内的正弦交流信号的相位的测量，可测的信号相位差在0～360? 度范围内，测量精度可达0.1? 。两路信号（同频、不同相）通过过零比较器电路整形成矩形波信号，再通过鉴相器，D 触发器二分频得到相位差信号。这样就构成了相位测量系统的测量电路。再将该相位差信号送入单片机的外部中断端口，通过单片机对数据的处理，最后方可得到所要测量的相位差，并在液晶上显示出测量结果。 二、相位测量方案论证与选择 2.1设计方案论证 方案1：相位——电压转换法 相位--电压转换式数字相位计的原理框图如图2-1
赛前准备
1.2.2赛前题目分析 1. 分析方法 分析方法可以采用基本要素组合法，一是分析所需要的仪器仪表，二是分析所需要的元器件，将两者结合进行综合分析。 以2003年公布的全国大学生电子设计竞赛基本仪器和主要元器件清单为例： 从信号发生器和示波器的频率范围可见，信号频率范围不会超过35MHz，最高也不会超过60MHz。信号波形有正弦波和方波等。 使用双踪示波器，表示作品制作时需要同时观测两路信号。使用数字示波器，表示作品制作时需要直接读取一些数据。 使用电感、电容测试仪（或Q表），表示作品制作时需要测量电感和电容参数。 使用频率特性测量仪（可选），表示作品制作时需要测量频率特性。 使用数字相位计（可选），表示作品制作时需要测量相位。 使用高频毫伏表，表示作品制作时需要测量高频信号电压。 需要使用单片机开发系统及EDA开发系统、单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器）和可编程逻辑器件下载板（仅含可编程芯片、下载电路、配置存储器），表示作品制作时需要使用单片机或者可编程逻辑器件才可以完成。 需要秒表，表示作品制作时需要对时间进行测量。 需要使用A/D、D/A变换器，表示作品制作时需要将模拟信号转换为数字信号，也需要将数字信号转换为模拟信号。 使用高频变容二极管、高频磁芯，表示作品制作时需要改变电感和电容参数。 使用光电传感器、超声传感器、金属探测传感器、红外传感器等，表示作品制作时需要对光信号、物体、金属等进行检测。 需要电动玩具车（外形尺寸：长≤35cm；宽≤15cm），表示作品制作时需要以电动玩具车为载体。 2. 题目组合 将以上的一些要素进行组合，可以得到可能出现的一些题目和作品应完成的功能。 例1：电动玩具车＋单片机最小系统板或者可编程逻辑器件＋光电传感器＋超声传感器＋金属探测传感器＋红外传感器＋秒表，结合2001年的竞赛题目“自动往返电动小汽车（第五届，2001年）”分析，可能出现的题目和功能是： 电动玩具车在单片机最小系统板或者可编程逻辑器件的控制下，对轨迹、速度和转速（光电传感器、红外传感器、秒表）进行检测，对障碍物进行检测（超声传感器），对金属物（金属探测传感器）进行检测。 例2：信号发生器＋示波器＋电感、电容测试仪＋频率特性测量仪＋高频毫伏表＋高频变容
数字相位差测量仪的设计
目录 1.设计任务书。 2.设计方案概述。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理。 4.电路的组成及参数选择。 4.1整形电路及信号C的形成。 4.2滤波电路的参任务计划书。 4.3V/f变换电路的设计。 4.4 89C52内部资源的利用。 5.应用实例。 6.结论。 7.总结。 一、设计任务书 （一）任务 设计仿真一数字相位计 （二）主要技术指标与要求： （1）输入信号频率为0HZ～250HZ可调 （2）输入信号的幅度为0.5V （3）采用数码管显示结果，相位精确到0.1° （4）采用外部5V直流电源供电 （三）对课程设计的成果的要求（包括图表） 设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。 二、设计方案概述 根椐设计任务书的要求，我们参考了一些相关资料书，经过小组的讨论分析，提出了一种用v/f变换测量交流电的相位差的新方法：首先产生出其幅度正比与相位差大小的直流电，再有v/f变换器转换成反映相位差大小的频率信号，在单片机的配合下，最终得到相位差。这种方法具有分辨率高，适应与大范围的各种输入频率等优点。 正弦交流电电信号相位差的测量可以用多种方法实现。比较直接的数字式测量方法是在已知信号周期的前提下用定时的方法测得相位差角对应的时间，然后根据已知的周期将其换算成相位差角度。但
是，这种方法的测量精度依赖于定时器的精度和分辨率。在信号频率较高或频率虽不高但相位差较小时，都可以出现较大的误差。另外，由于直接测量得到的是时间，相位差角要由这一中间结果与信号的周期运算后才能得到，所以周期的测量不可缺少，其测量的精度也将影响相位差的精度。 在此用一种新的思路进行相位差的测量，用v/f变换器把相位差转换成一个其频率与之成正比的脉冲列，通过计算在一定时间内的脉冲个数测量相位差角。这种测量方法与信号的周期无关，可以得到较高的精度。题达到了0.1的测量精度，与此同时工业运行控制中现场操作，修改和设置等问题也得到了很好的解决，以上这些都在工业运行中得到了厂方的认可。存在的问题主要是本仪器通用性很不强，很难在更大的范围应用和推广，只能运用与某些特定的企业。今后的工作主要硬件和软件的改进上，列入增加一些通用行很强的功能模块。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理 首先将输入的两个同频率但存在着相位差的信号进行整形，使之变成方波。如图1示A和B 再对A,B进行异或处理, 异或输出信号C 的脉冲宽度则反映相位差角.C 的脉宽T1对应的电角度是相位差角,C 的周期T2 是信号周期T 的1/2.如果信号角频率为w 则T1= /w. C为幅值为U 的方波其平均值Ud=UT1/T2=U 由此可见,C 的平均值( 亦即直流分量)仅与相位差角和脉冲幅 度有关与信号周期无关
全数字锁相环设计1
全数字锁相环设计1 全数字锁相环设计 锁相的概念是在19世纪30年代提出的，而且很快在电子学和通信领域中 获得广泛应用。尽管基本锁相环的从开始出现几乎保持原样，但是使用不同的 技术制作及满足不同的应用要求，锁相环的实现对于特定的设计还是蛮大的挑战。 锁相环在通信、雷达、测量和自动化控制等领域应用极为广泛，已经成为 各种电子设备中必不可少的基本部件。随着电子技术向数字化方向发展，需要 采用数字方式实现信号的锁相处理。锁相环技术在众多领域得到了广泛的应用。如信号处理，调制解调，时钟同步，倍频，频率综合等都应用到了锁相环技术。传统的锁相环由模拟电路实现，而全数字锁相环(DPLL)与传统的模拟电路实现 的锁相环相比，具有精度高且不受温度和电压影响，环路带宽和中心频率编程 可调，易于构建高阶锁相环等优点，并且应用在数字系统中时，不需A/D及 D/A转换。随着通讯技术、集成电路技术的飞速发展和系统芯片(SoC)的深入研究，全数字锁相环必然会在其中得到更为广泛的应用。因此，对全数字锁相环 的研究和应用得到了越来越多的关注。 传统的数字锁相环系统是希望通过采用具有低通特性的环路滤波器，获得 稳定的振荡控制数据。对于高阶全数字锁相环，其数字滤波器常常采用基于 DSP的运算电路。这种结构的锁相环，当环路带宽很窄时，环路滤波器的实现 将需要很大的电路量，这给专用集成电路的应用和片上系统SOC(system on chip)的设计带来一定困难。另一种类型的全数字锁相环是采用脉冲序列低通滤波计数电路作为环路滤波器，如随机徘徊序列滤波器、先N后M序列滤波器等。这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算，获得可控振荡器 模块的振荡控制参数。由于脉冲序列低通滤波计数方法是一个比较复杂的非线 性处理过程，难以进行线性近似，因此，无法采用系统传递函数的分析方法确 定锁相环的设计参数。不能实现对高阶数字锁相环性能指标的解藕控制和分析，无法满足较高的应用需求。
激光相位测距仪设计
课程设计报告（2014—2015年度第一学期） 题目：激光相位测距仪设计 院系：物理与电子信息工程学院 姓名： 学号： 专业：光信息科学与技术 指导老师： 2015年01月03日
目录 1.设计目的与任务 (3) 2.相位式激光测距仪的实现原理 (4) 3.激光测距仪的原理方案 (6) 3.1 直接测尺频率 (6) 3.2 间接测尺频率 (6) 4.测距精度的分析 (9) 4.1 误差分析 (9) 4.2精度分析 (10) 5.总结 (12) 6.参考文献 (12)
主要内容： 根据相位式激光测距仪的实现原理，设计激光测距仪的原理方案，用matlab仿真分析相位式激光测距仪的差频检相技术原理，并对测距仪的精度进行讨论。 Main contents: According to the principle of phase laser rangefinder and the design principle of the laser range finder, matlab simulation analysis phase laser range finder principle of phase difference frequency detection technique, and discuss the precision of the ranger. 2015年01月03日 二、成绩 年月日 1.设计目的与任务
课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次专业训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计打下基础。 1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识，培养学生设计、计算、绘 图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能； 2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力； 3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实 的工作作风。 光电子技术基础课程设计是在学生已经完成光电子技术基础课程教学之后所进行的综合性设计过程。其意义在于进一步巩固、加强课程的教学效果，并将这些知识真正应用于实际的设计过程中。根据设计内容要求，完成方案论证，完成一类光电仪探测器特性实验测试开发；或利用光电探测器设计测试装置针对一物理量进行测量；或利用光电系统进行信息的传输;或能根据工程条件设计一光电技术的具体应用。写出完整的设计报告，设计报告(论文)字数要求不少于3000字，文字通顺，书写工整。 2.相位式激光测距仪的实现原理 相位测量一般采用差频测相技术。差频测相的原理如图2.1所示 2.1差频测相原理图示 主振e d光调制
论数字相位计的重要性
论数字相位计的重要性 论数字相位计的重要性 前言 随着现代科学技术快速的发展，电子测量技术广泛的应用于工业、电力、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。 相位差 两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。 例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和交流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。 加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位，或者叫做反相。高精度相位差测量简述 SYN5607型相位计利用最新的大规模FPGA 数字技术和优化的模拟三通道同时测量设计，每一个通道会自动选择适当的量程测量独立 波形的振幅和相位，过压会自动切断接口与内部设备的连接，保护内部电路，同时进行声音报警。本设备能够大大提高三相正弦波的相位测量精度和提高用户使用的方便性。为多路相位测量提供了有效而便捷的解决方案。 数字相位计实物图 产品功能 1) 输出两路相位、幅度、频率高精度可调的正弦信号。 产品特点 a) 高度集成，精度高； b) 稳定性好，性能可靠； 典型应用
相位法光速测量
相位法光速测量实验 本实验采用内调制被测信号的光强，测量光强调制波传播距离变化所引起的相应相位变化，最终测定光速，并可以测量有机玻璃、人造水晶、无水乙醇等介质的折射率。 一、实验目的 1、了解相位法测量光速的频率和波长，从而确定光速的实验原理。 2、学会用相位法测量光速以及介质折射率。 二、实验仪器 实验装置：导轨（长1m ，包含半导体激光器、调制及接收装置）、90反射镜、介质测量装置、f50透镜 数字相位计、示波器 三、实验原理 采用频率为f 的正弦型调制波，调制波在传播过程中其位相是以2π为周期变化的。表达式为： I=I 0[1+mcos2πf （t-x/t ）] (1) 式中m 为调制度，cos2πf （t-x/t ）表示光在测线上转播的过程中，其强度的变化犹如一个频率为f 的正弦波以光速c 沿x 方向转播。设测线上A 和B 两点的位置坐标分别为x 1和x 2，当这两点之间的距离 为调制波波长λ的整数倍时，该两点间的相位差为： 212()/2x x n φπλπ-?== （2） 式中n 为整数。反过来，如果我们能在光的传播路径中找到调制度的
等相位点，并准确测量它们之间的距离，那么这距离一定是波长的整数倍。 设由A点出发的调制波，经时间t后转播到A'点, AA'之间的距离为2D。则A'点相对于A点的相移为?=wt=2πft,如图1（a）所示。然而我们不可能用一台测相系统对AA'间的这个相移量进行直接测量。解决这个问题的较好方法是在AA'的中间B设置一个反射器，由A点发出的调制波经反射器反射返回A点，如图1（b）所示，光线由→→所走过的光程为2D，而且在A点反射波的位相落后?=wt。 A B A 如果以入射波作为参考信号（或作为基准信号），将它与反射波（以下称为被测信号）分别输入到相位计的两个输入端，由相位计读出基准信号和被测信号之间的相位差。 图1位相法测波长原理图 本实验正是基于上述原理，实验原理图如图2所示，激光器将晶体振荡器G2产生的频率100MHz的晶振信号对光强进行调制形成光电调制波，该光信号经90反射镜返回，经一透镜会聚到光电二极管PIN，PIN将收到的光调制信号进行光电转换，输出与LED同频的信号经放
数字相位计
数字相位计 摘要：目前广泛使用的是直读式数字相位计，其原理是基于时间间隔测量法，通过相位-时间转换器，将相位差为ψ的两个信号（分别称参考信号和被测信号）转换成一定的时间间隔τ的起始和停止脉冲。然后用电子计数器测量其时间间隔。 关键词：数字相位计 正文： 一、原理 目前广泛使用的是直读式数字相位计，其原理是基于时间间隔测量法，通过相位-时间转换器，将相位差为ψ的两个信号（分别称参考信号和被测信号）转换成一定的时间间隔τ的起始和停止脉冲。然后用电子计数器测量其时间间隔。如果让电子计数器的时钟脉冲频率倍乘36*10n（n为正整数），则显示值即为以度为单位的相位差值，其简单原理如图所示。也可以用相位—频率转换器，把两信号之间的相位差变成频率，用电子计量器测量。此外可采用相位-电压转换器，把相位转换为电压，用电压表测量。 以上是时间间隔测量基本的原理，其间隔时间为 式中，N是在tψ时间内计数脉冲的个数；T0是时标信号周期。 式中，f为被测信号频率，f0为时标信号频率。 若让计数器在1s内连续计数，即1s内有f个门控信号，则其累计数为N1=f*N. 则 若取时标频率f0=360Hz，则
可见，计数器在1s内脉冲的累计数就是以度为单位的两个被测信号的相位差。若取f0=3600Hz，则每个计数脉冲表示0.1°，可以提高测量准确度。 二、 电路图及具体原理分析 电路由常用CMOS异或门74HＣ86和CMOS四比较器LM124组成。LM124中的A1B，A1C为输入信号的过0检测器。为了保护LM124集成块，用四只二极管（VD1-VD4）将比较器同相输入端的信号对地钳位，即把同相输入信号的幅值限制在二极管的正负管压降之内。异或门74HＣ86的U2A，U2B为缓冲器（当开关S1断开时）。电阻R10，R11接到U2A，U2B 的输入端，这两个缓冲器的输出驱动另外两个并接的异或门U2C和 U2D，并联的目的是为了减小输出阻抗。在U2C和U2D的输出端，电阻R4，R5，R P1和电容C1构成分压器和低通滤波器，对输出信号分别进行标定和滤波。由于U2C和U2的输出时一个正脉冲，它与U ia和U ib两路输
激光相位测距仪的设计
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本科课程设计说明书 光学测试课程设计 题目：激光相位测距仪的设计 学院名称：机械工程学院 专业班级：光信息0901 学生姓名：刘艳冬 指导教师姓名：姚红兵 2011年6月
摘要：本文论述了相位式激光测距仪的实现原理，从直接测尺频率和间接测尺频率两方面讨论了激光相位测距技术的实现，并就差频测相技术进行了深入的探讨分析，最后对测距仪的精度进行了相关的讨论，以提测距仪系统的测量精度和稳定性。 关键词：激光测距，相位式，测尺频率，差频测相 Abstract：This article mainly discusses the implementation of the principle of the phase-shift laser range finder, focusing on frequency of both the direct and indirect measuring tape of the technology and deeply studying the frequency difference of phase finding with theory and the precision analysis in order to improve system accuracy and stability. Key words: laser ranging, phase-shift, measuring tape, frequency difference of phase finding
简易相位计(D题)
2016年吉林省大学生电子设计竞赛 参赛注意事项 （1）2016年8月31日8:00竞赛正式开始。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份 的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流， 包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）2016年9月3日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 简易相位计（D 题） 一、任务 设计并制作一个相移电路和一个简易相位计，结构示意图如图1所示。 图1 系统结构示意图 二、要求 1.基本要求 （1）相移电路两个输出信号相位差连续可调，相位差范围 -45°~ +45°； （2）相移电路两个输出信号幅度（Vpp ）连续可调，幅度范围 1V ~5V ； （3）相移电路两个输出信号频率为500Hz 、幅度为5V 时，相位差范围：0°~ +45°； （4）相移电路两个输出信号频率为50Hz ~5KHz ，幅度为5V 时，相位计测量精度：绝对误差小于2°。 2.发挥部分 （1）相移电路两个输出信号频率为500Hz 、幅度为5V 时，相位差范围：-45°~ +45°； 信号 发生器 相移 电路 数字 电流表 简易 相位计 9V
（2）相移电路两个输出信号的频率为50Hz~5KHz，一个幅度为5V，另一个幅度为1V时，相位计测量精度：绝对误差小于0.2°； （3）数字电流表串接一只100Ω电阻时，不影响显示的数值； （4）其他。 三、说明 1.相移电路有一个输入端和两个输出端。其中输入端可由信号发生器提供正弦信号，两个输出信号的幅度、相位差均可调；相移电路供电直流电源不限。 2.必须在发挥部分（1）题得分的前提下，发挥部分（2）、（3）才能进行测试计分。 3.若没有数字电流表，可用数字电压表并联一个电阻（阻值不大于100Ω）来替代。 4.简易相位计部分供电电源为单一9伏直流电压源，测量相移电路两个输出信号的相位差，要求用数字电流表直接显示测量值。数字电流表所显示数值的单位只能是：100°/ 10°/ 1°/ 0.1°/ 0.01°其中之一。例如，相位差为-3 5.6°时，数字电流表可以直观（不用换算）对应显示数值-0.356 /-3.56 / -35.6 / -356 / -3560其中之一； 5.相位计部分要求使用1个有源器件。超出则相应扣分如下：（1）若使用有源器件型号有m种，则扣20(m-1)分；（2）若使用有源器件n个，则扣10(n-1)分。 四、评分标准 项目内容得分 设计报告（8页A4纸）方案比较与选择、描述。 2 主电路、控制电路原理设计，器件选择等。 5 器件参数选择及计算；控制方法与参数设计；效率 提高方法设计等。 5 测试方案设计与测试条件；测试结果及其完整性； 测试结果分析等。 5 摘要、图表的规范；正文结构等。 3 分项满分值合计20 基本要求完成第（1）项10 完成第（2）项10 完成第（3）项15 完成第（4）项15 分项满分值合计50 发挥部分完成第（1）项15
测量相位差的主要方法
一二测量相位差的方法主要有哪些？ 测量相位差可以用示波器测量，也可以把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔，再换算为相位差，可以把相位差转换为电压，先测量出电压，再换算为相位差，还可以与标准移相器进行比较的比较法(零示法)等方法。 怎么用示波器来测量相位差? 应用示波器测量两个同频正弦电压之间的相位差的方法很多，本节介绍具有实用意义的直接比较法。将u1、u2分别接到双踪示波器的Y1通道和Y2通道，适当调节扫描旋钮和Y增益旋钮，使荧光屏显示出如图2.42所示的上、下对称的波形。 比较法测量相位差 设u1过零点分别为A、C点，对应的时间为t A、t C；u2过零点分别为B、D点，对应的时间为t B、t D。正弦信号变化一周是360°，u1过零点A比u2过零点B提前t B-t A出现，所以u1超前u2的相位。 u1超前u2的相位，即u1与u2的相位差为 (2.56) T为两同频正弦波的周期; ΔT为两正弦波过零点的时间差。 数字式相位计的结构与工作原理是什么?
三数字相位计框图 将待测信号u1(t)和u2(t)经脉冲形成电路变换为尖脉冲信号，去控制双稳态触发电路产生宽度等于ΔT的闸门信号以控制时间闸门的启、闭。晶振产生的频率为fc的正弦信号，经脉冲形成电路变换成频率为fc的窄脉冲。 在时间闸门开启时通过闸门加到计数器， 得计数值n，再经译码，显示出被测两信号的相位差。这种相位计可以测量两个信号的“瞬时”相位差，测量迅速，读数直观、清晰。 数字式相位计称做“瞬时”相位计，它可以测量两个同频正弦信号的瞬时相位，即它可以测出两同频正弦信号每一周期的相位差。 基于相位差转换为电压方法的模拟电表指示的相位计的测量原理是什么? 如图2.44所示，利用非线性器件把被测信号的相位差转换为电压或电流的增量，在电压表或电流表表盘上刻上相位刻度，由电表指示可直读被测信号的相位差。转换电路常称做检相器或鉴相器。常用的鉴相器有差接式相位检波电路和平衡式相位检波电路两种。 数字相位计框 图
简易数字相位计设计
简易数字相位差计的设计 1、单片机最小系统选择 方案一以8031为核心外扩32K*8的EPROM27526 作为程序存储器8031内部已集成了128 个字节的RAM 单元而系统运行中需要 存放的中间变量较少因而8031的片内RAM已能满足存放要求可不必再扩充外部RAM。MCS-51系列芯片在目前来说还要算是性价比最高的单片机使用51 至少有以下好处 本低 术有保障开发周期短 货有保障。 方案二AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 该单片机能较好的满足题目要求，并且实现简单，因此选用AT89C52经比较 案二能更好的满足题目的要求 且实现起来简单 定选用方案二 2、同频不同相的测试波形的产生 方案一利用实验室的两台频率发生器来调得同频率和不同相位 的两列波形但是效果不是我们想象的那么理想毕竟是模拟的函 数发生器要把两台仪器调成一模一样的频率很难做到频率总有 些偏差。
方案二利用 RC 延时电路来产生两列同频不同相的波形就是输入是一列波通过RC 电路的延时使得其中一列波形延时一会从而产生另一列延时的 波形。如此就可以得到两列频率完全相同的但相位不同的波形。具体框图如下图 选取方案二比较精确。 该电路的传输函数表达式为
( 式1) 令当输入信号角频率为ω 我们能够得到传输函数幅度与相 位表答式2 3 （式2） (式3) 根据式3 们能够计算出测试相位差?并且其相位差范围从0 ?90 。式中ωc 称为低通滤波器的通带截止频率。 经比较 案二能更好的满足测试的要求 够得到同频同相的两列输入波形所以决定选用方案二。 3.二、系统各模块设计及原理分析
相位差检测电路
课程设计报告 课程电子测量与虚拟仪器 题目相位差检测电路 系别物理与电子工程学院 年级08级专业电子科学与技术 班级08电科（3）班学号0502083（02 14 23 24）学生姓名崔雪飞陈祥刘刚李从辉 指导教师徐健职称讲师 设计时间2011-4-25~2011-4-29
目录 第一章绪论 (2) 第二章题目及设计要求 (3) 2.1题目要求 (3) 2.2设计要求 (3) 第三章方案设计与论证 (4) 3.1移相电路设计 (4) 3.2检测电路设计 (4) 3.3显示电路设计 (5) 第四章结构框图等设计步骤 (6) 4.1设计流程图 (6) 4.2模块分析 (7) 4.2.1 移相电路 (7) 4.2.2 检测电路 (7) 4.2.3 显示电路 (8) 4.3结果显示 (9) 4.4总电路图 (11) 第五章误差分析 (12) 第六章总结体会 (13) 第七章参考文献 (14) 附录 (15)
第一章绪论 随着电子技术和计算机技术的发展,电子设计自动化(E-DA) 技术使得电子电路设计人员在计算机上能完成各种电路的设计,性能分析和有关参数的测试等大量的工作。Multi-sim2001是加拿大InteractiveImageTechnologies公司2001年推出的Multisim最新版本,是一个专门用于仿真与设计的工具软件,它丰富的元件库中提供数千种电路元件,随时可以调用;它提供了多种测试仪器仪表,可方便的对电路参数进行测试和分析。移相器在新一代移动通信、电子战、有源相控阵和智能天线等系统中获得广泛的应用。移相器在电子系统中的主要作用是调整系统接收 /发射时电路中的信号相位。本文将介绍用Multisim软件的部分集成电路和控制部件等各种元件来完成移相电路的设计和仿真。 使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 相位差的测量是研究网络相频特性中必不可少的重要方面，如何使相位差的测量快速、精确已成为生产科研中重要的研究课题。 测量相位差的方法很多，主要有：用示波器测量；把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔，再换算为相位差；把相位差转换为电压，先测量出电压，再换算为相位差；与标准移相器进行比较的比较法（零示法）等。在测量相位差中主要有四种方法，即用示波器测量相位差、相位差转换为时间间隔进行测量、相位差转换为电压进行测量、零示法测量相位差。在此课程设计中主要用到的是相位差转换成计数脉冲数进行测量。
测控电路计算题(1-6章)
5-1 5-4 没有 2-3-1 图2-13b 所示电路，N 1、N 2为理想运算放大器， R 4=R 2=R 1=R 3=R ，试求其闭环电压放大倍数。 由图题设可得u 01 =u i1 (1+R 2 /R 1) = 2u i1 , u 0=u i2 (1+R 4 /R 3 )–2u i1 R 4/R 3 =2u i2–2 u i1=2(u i2-u i1)，所以其闭环电压放大倍数 K f =2。 2-3-2 如图2所示电路，N 1、N 2、N 3工作在理想状态，R 1=R 2=200K Ω，R P =20K Ω，R 3=R 4=10K Ω，R 5=R 6=20K Ω，试求该电路的差模增益。 解： R o i P i i i o I R u u R u u R u u =-=-=-1 1 112222 )(12111i i P i o u u R R u u -- =∴ 21212)(i i i P o u u u R R u +-= 135316642o o o o u R R R u u R R R u +?+-=?+ 5 31 536426R R u R u R R R u R o o o ++=+ 43R R = 65R R =))(1()(122 1351235i i P o o o u u R R R R R u u R R u -++=-=∴ 42)20 2 2001(1020)1(213512=?+?=++=-= ∴P i i o d R R R R R u u u k 2-3-3图2-14所示电路，N 1、N 2、N 3工作在理想状态， R 1=R 2=100k Ω，R 0=10k Ω，R 3=R 4=20k Ω，R 5=R 6=60k Ω，N 2同相输入端接地，试求电路的差模增益？电路的 共模抑制能力是否降低？为什么？ 1 2111222R0R u u R u u R u u I i i o i i o -= -=-= ； u i1 u i2 u o1 u o2 R 1 R P R 2 R 3 R 4 R 6 u o R 5 ∞ + - + N 1 I R ∞ - + + N 2 ∞ - + + N 3 图2
数字相位计
数字相位计 摘要：目前广泛使用的是直读式数字相位计，其原理是基于时间间隔测量法，通过相位-时间转换器，将相位差为ψ的两个信号（分别称参考信号和被测信号）转换成一定的时间间隔τ的起始和停止脉冲。然后用电子计数器测量其时间间隔。 关键词：数字 相位计 正文： 一、原理 目前广泛使用的是直读式数字相位计，其原理是基于时间间隔测量法，通过相位-时间转换器，将相位差为ψ的两个信号（分别称参考信号和被测信号）转换成一定的时间间隔τ的起始和停止脉冲。然后用电子计数器测量其时间间隔。如果让电子计数器的时钟脉冲频率倍乘36*10n （n 为正整数），则显示值即为以度为单位的相位差值，其简单原理如图所示。也可以用相位—频率转换器，把两信号之间的相位差变成频率，用电子计量器测量。此外可采用相位-电压转换器，把相位转换为电压，用电压表测量。 以上是时间间隔测量基本的原理，其间隔时间为 T 0N t =? 式中，N 是在t ψ时间内计数脉冲的个数；T0是时标信号周期。 360??=T t ?? 360 f 360T N f T N 00???=?=? 式中，f 为被测信号频率，f0为时标信号频率。 若让计数器在1s 内连续计数，即1s 内有f 个门控信号，则其累计数为N1=f*N. f N f 3600?=? f 360 N 01fN ?==? 则N f 3601 0? =? 若取时标频率f0=360Hz ，则）（?==? N N 36011360? 可见，计数器在1s 内脉冲的累计数就是以度为单位的两个被测信号的相位差。若取f0=3600Hz ，则每个计数脉冲表示0.1°，可以提高测量准确度。