电路自主设计实验——移相电路
实验报告移相剖析
实验四移相实验一、实验目的了解移相电路的原理和应用。
二、实验仪器移相器、信号源、示波器（自备）三、实验原理由运算放大器构成的移相器原理图如下图所示：图4-1 移相器原理图通过调节Rw，改变RC充放电时间常数，从而改变信号的相位。
四、实验步骤1．将“信号源”的U S100幅值调节为6V，频率调节电位器逆时针旋到底，将U S100与“移相器”输入端相连接。
2．打开“直流电源”开关，“移相器”的输入端与输出端分别接示波器的两个通道，调整示波器，观察两路波形。
3．调节“移相器”的相位调节电位器，观察两路波形的相位差。
4．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。
五、实验报告根据实验现象，对照移相器原理图分析其工作原理。
（1）当两波形的相位差最大时：（2）当两波形的相位差最小时：六、注意事项实验过程中正弦信号通过移相器后波形局部有失真，这并非仪器故障。
实验五相敏检波实验一、实验目的了解相敏检波电路的原理和应用。
二、实验仪器移相器、相敏检波器、低通滤波器、信号源、示波器（自备）、电压温度频率表三、实验原理开关相敏检波器原理图如图5-1所示，示意图如图5-2所示：图5-1 检波器原理图图5-2 检波器示意图图5-1中Ui为输入信号端，AC为交流参考电压输入端，Uo为检波信号输出端，DC为直流参考电压输入端。
当AC、DC端输入控制电压信号时，通过差动电路的作用使、处于开或关的状态，从而把Ui端输入的正弦信号转换成全波整流信号。
输入端信号与AC参考输入端信号频率相同，相位不同时，检波输出的波形也不相同。
当两者相位相同时，输出为正半周的全波信号，反之，输出为负半周的全波信号。
四、实验步骤1．打开“直流电源”开关，将“信号源”U S1 00输出调节为1kHz，Vp-p＝8V的正弦信号（用示波器检测），然后接到“相敏检波器”输入端Ui。
2．将直流稳压电源的波段开关打到“±4V”处，然后将“U+”“GND1”接“相敏检波器”的“DC”“GND”。
可程控移相电路设计
可程控移相电路设计根据下图所示的电路原理框图，自行设计一可程控移相电路，要求最小移相角度不大于1º。
(输入信号：正弦波，1kHz,V P-P=2V)(一)查阅A/D转换芯片TLC5510、随机存贮器6264、D/A转换芯片DAC0832的应用资料。
(二)查阅有关模拟信号移相电路的相关资料。
(三)自行设计实现本实验项目要求的实验电路图。
(四)自拟实验步骤和实验表格，测试所设计电路是否达到实验要求。
控制信号时序图（大概）８位高速A/D转换器TLC5510的应用摘要：TLC5510是美国德州仪器（TI）公司生产的８位半闪速结构模数转换器，它采用CMOS 工艺制造，可提供最小２０Msps的采样率。
可广泛用于数字ＴＶ、医学图像、视频会议、高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。
文中介绍了TLC5510的性能指标、引脚功能、内部结构和操作时序，给出了TLC5510的应用线路设计和参考电压的配置方法。
关键词：高速ＡＤ转换；数据采集；TLC5510１概述ＴＬＣ５５１０是美国ＴＩ公司生产的新型模数转换器件（ＡＤＣ），它是一种采用ＣＭＯＳ工艺制造的８位高阻抗并行Ａ／Ｄ芯片，能提供的最小采样率为２０ＭＳＰＳ。
由于ＴＬＣ５５１０采用了半闪速结构及ＣＭＯＳ工艺，因而大大减少了器件中比较器的数量，而且在高速转换的同时能够保持较低的功耗。
在推荐工作条件下，ＴＬＣ５５１０的功耗仅为１３０ｍＷ。
由于ＴＬＣ５５１０不仅具有高速的Ａ／Ｄ转换功能，而且还带有内部采样保持电路，从而大大简化了外围电路的设计；同时，由于其内部带有了标准分压电阻，因而可以从＋５Ｖ的电源获得２Ｖ满刻度的基准电压。
ＴＬＣ５５１０可应用于数字ＴＶ、医学图像、视频会议、高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。
２内部结构、引脚说明及工作原理２．１ＴＬＣ５５１０的引脚说明ＴＬＣ５５１０为２４引脚、ＰＳＯＰ表贴封装形式（ＮＳ）。
其引脚排列如图１所示。
各引脚功能如下：ＡＧＮＤ：模拟信号地；ＡＮＡＬＯＧＩＮ：模拟信号输入端；ＣＬＫ：时钟输入端；ＤＧＮＤ：数字信号地；Ｄ１～Ｄ８：数据输出端口。
RC移相电路实验报告
评分无源可变相移网络××[学号]××大学××学院实验原理本次试验电路设计如图1所示：Vp-p.信号发生器端电压为U 2，电容端测电压为U 1，即如图2所示：下面对 图2 所示的电路进行分析：U 2 =U 1×(1/jWC)/(R+1/jWC)化简得U 1/U 2 =1+jWCRθ=arctanWCR即U 2和U 1的相位差为ϕ∆=θ=arctanWCR∴可得：R=tan θ/wc …… ①图2 实验原理图图1 电路设计图实验内容：说明：如图一实验中选用的电源为5v-1000Hz，实验中选用的电容大小均为10nf，可以分别计算出移相30°、45°、60°时电阻的大小如下：1.移相30°由①式即R=tan /wc=tan30°/（2π×1000×1E-8）≈9.18KΩ。
闭合开关SW1，打开SW2、SW3，使用Tina 仿真将电容两端接至示波器的两端。
即得仿真图形如图3所示：图3 移相30°时的波形图说明：图3中绿色（即Qut1）为电源电压的波形，红色部分（即Qut2）为电容器两端电压的波形。
2.移相45°同理由①式即R=tan /wc=tan45°/（2π×1000×1E-6）≈15.9kΩ。
闭合开关SW2，打开SW1、SW3使用Tina 仿真将电容两端接至示波器的两端。
即得仿真图形如图4：图5 移相45°时的波形图说明：图3中绿色（即Qut1）为电源电压的波形，红色部分（即Qut3）为电容器两端电压的波形。
3.移相60°同理由①式即R=tan /wc=tan60°/（2π×1000×1E-8）≈27.57kΩ。
闭合开关SW3，打开SW1、SW2使用Tina 仿真将电容两端接至示波器的两端。
移向电路实验报告
一、实验目的1. 了解移相电路的基本原理和组成；2. 掌握移相电路的相位调整方法；3. 通过实验验证移相电路的相位调整效果。
二、实验原理移相电路是一种利用电感、电容等无源元件实现信号相位调整的电路。
在移相电路中，电感、电容元件的阻抗随频率的变化而变化，从而实现信号相位的调整。
移相电路的相位调整原理如下：1. 当信号通过电感元件时，电感元件的阻抗ZL = jωL，其中ω为信号角频率，L为电感元件的感值。
电感元件的阻抗为纯虚数，信号通过电感元件时，相位落后于信号输入端。
2. 当信号通过电容元件时，电容元件的阻抗ZC = 1/(jωC)，其中ω为信号角频率，C为电容元件的容值。
电容元件的阻抗为纯虚数，信号通过电容元件时，相位超前于信号输入端。
通过合理选择电感、电容元件的参数，可以实现信号相位的调整。
三、实验仪器与设备1. 移相电路实验板2. 信号发生器3. 双踪示波器4. 交流毫伏表5. 电感器6. 电容器7. 电阻器四、实验步骤1. 按照实验电路图连接移相电路实验板，将信号发生器的输出端连接到实验板的输入端。
2. 调整信号发生器的输出频率为50Hz，输出电压为1V。
3. 将示波器的探头分别连接到实验板的输出端和信号发生器的输出端，观察两个信号的波形。
4. 调整电感器L1的参数，观察输出信号与输入信号的相位差。
5. 调整电容器C1的参数，观察输出信号与输入信号的相位差。
6. 调整电阻器R1的参数，观察输出信号与输入信号的相位差。
7. 记录实验数据，分析移相电路的相位调整效果。
五、实验结果与分析1. 当电感器L1的参数为L1 = 100mH时，输出信号与输入信号的相位差约为-90°。
2. 当电容器C1的参数为C1 = 100pF时，输出信号与输入信号的相位差约为90°。
3. 当电阻器R1的参数为R1 = 10kΩ时，输出信号与输入信号的相位差约为0°。
通过实验，可以得出以下结论：1. 移相电路可以实现信号相位的调整；2. 通过调整电感、电容元件的参数，可以实现不同相位差的调整；3. 实验结果与理论分析基本一致。
移相电路原理及简单设计
移相电路总结(multisim10仿真)2012、7、2原来就是导师分配的一个小任务,由于书中没有现在的电路,故查找各方面资料,发现资料繁多,故自己把认为重要的地方写下来,如有不足之处请多多指正。
1、 移相器:能够对波的相位进行调整的仪器2、 原理接于电路中的电容与电感均有移相功能,电容的端电压落后于电流90度,电感的端电压超前于电流90度,这就就是电容电感移相的结果;先说电容移相,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的称移相电压;电感因为有自感自动势总就是阻碍电路中变量变化的特性,移相情形正好与电容相反,一接通电路,一个周期开始时电感端电压最大,电流最小,一个周期结束时,端电压最小,电流量大,得到的就是一个电压超前90度的移相效果;3、 基本原理(1)、积分电路可用作移相电路(2)RC 移相电路原理其中第一个图此时,R:0→∞ ,则φ:其中第二个图此时,R:0→∞ ,则φ:而为了让输出电压有效值与输入电压有效值相等Cu iu ou iu oU I 图1 简单的RC 移相U U图2 幅值相等...2cb db U U U =- (111)11111R j RC j C U U U j RC R R j C j C ωωωωω-=-=+++12arctan RCω=∠-其中211U U ==22arctan()RC ϕω=-4、 改进后的移相电路一般将RC 与运放联系起来组成有源的移相电路。
图3 0~90°移相 图4 270°~360°移相公式推导()RCtg C R k RC j C R U U j H U U U k U U RC j RC j U i ooiωϕωωωωωω111222222=⎪⎭⎫⎝⎛"++====+=-+-+由 ()wRCtg C R k RCj U U j H U UU k U U RC j U i o oi-=⎪⎭⎫⎝⎛"+-====+=-+-+ϕωωωω2221111 由以上移相电路分别包括了整个360°的四个象限,在应用时还要注意其应用频率与元件参数的关系,参数选得不同,移相的角度就会不同,一般说来,在靠近某移相电路的极限移相角度附近,其元器件的选择就是十分困难的。
电路自主设计实验——移相电路
10．参考文献
[1] 齐凤艳 电路实验教程 机械工业出版社 2009
[2] 陈希有 电路理论基础（第三版）高等教育出版社 2003
1/jwC R+1/jwC
-
R R+1/jwC
)Ui
整理得 H(jw)= Ui =1+jwRC 幅频特性|H(jw)|=
1+(wRC )2 1+(wRC )2
Uo 1−jwRC
=1；相频特性ψ (w)=π -2arctg(wRC)· · · · · · · （*）
从以上分析中可以看出，该电路的幅频特性为常量，与频率无关，且具有全通特性；相 频特性与受频率影响，所以该电路可用于移相。 （2）李萨茹图分析 a
姓名: 实验日期:
班级: 节次
学号: 教师签字 绩
移相电路
1.实验目的
(1)了解移相点电路的特点,复习幅频特性与相频特性的测试方法. (2)了解移相电路中工程中的应用.
2.总体设计方案或技术路线
(1)总体方案 用电阻和电容搭建一个二端口网络,该网络的网络函数的模恒为 1,相角受 R,C 的值以及 输入信号的频率控制,并且该网络为全通网络,从而达到移相的目的. 电路搭建完毕后,用示波器测试网络的幅频特性和相频特性,已验证电路的正确性. 用示波器观察二端口网络的输入和输出信号的李萨茹图形,通过李萨茹图形测出输入信 号的频率. (2)技术路线
0.4 1.32 1.0 1.33 5.0 1.1 79.2 2.0 1.33 5.0 1.1 79.2 4.0 1.32 3.5 0.6 61.7 7.0 1.33 2.8 0.6 77.1 10 1.34 2.0 0.4 72.0 15 1.32 3.3 0.7 76.4 20 1.33 2.4 0.4 60.0 25 1.33 4.0 0.7 63.0 30 1.33 3.3 0.3 32.7 35 1.33 2.8 0.4 51.4 40 1.33 2.5 0.4 57.6
移相电路
正絃波移相电路检测一：实验原理1.移相电路原理RC阻容移相电路，它是根据电阻R和电容C的分压相位不同，Ur和Uc合成的输出电压Uo的相位随着Ur和Uc的变化而变化，从而产生相移。
在R-C串联电路中，若输入电压是正弦波，则在电路中各处的电压、电流都是正弦波。
从相量图可以看出，输出电压相位超前输入电压相位一个φ角，如果输入电压大小不变，则当改变电源频率f或电路参数R或C时，φ角都将改变，而且相位轨迹是一个半圆。
同理可以分析出，以电容电压作为输出电压时，输出电压相位滞后输入电压相位一个φ角,同时改变电源频率f或电路参数R或C时，φ角也都将改变。
图A用相量图表示了简单串联电路中电阻和电容两端的电压U R、U C和输入电压U的关系，值得注意的是：相量法的适用范围是正弦信号的稳态响应，并且在R、C的值都已固定的情况下，由于X c 的值是频率的函数，因此，同一电路对于不同频率正弦信号的相量图表示并不相同。
在这里，同样的移相电路对不同频率信号的移相角度是不会相同的，设计中一定要针对特定的频率进行。
频率从低到高连续变化时，相移从+90°到-90°之间的一段范围内连续变化。
上图中所示的相位移动角度分别为φ1=arctg （-ωRC ）和φ2=arctg （1/ωRC ）。
相位计算如下：得出超前网络的相位：φ1=arctg （-ωRC ）同理，得出滞后网络的相位：φ2=arctg （1/ωRC ）2.正絃波转方波原理电压比较 器是集成运放非线性应用电路.它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比 较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
比较器可以组成非正弦波C C u i u o R R u i u o φU R U C U I 图A. 简单的RC 移相 u i u o R 1C R R 2ui u o R 1C RR 2图B 超前网络 图C 滞后网络()()RCtg C R k RC j C R U U j H U U U k U U RC j RC j U i o o i ωϕωωωωωω111222222=++====+=-+-+ 由形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。
RC移相电路实验报告
R C 移 相 电 路１[实验目的]1.用电阻、电容组成移相电路，要求输出电压U 0的相位较输入电压U 1的相位落后π/4。
2.组成一个移相电路，要求输入、输出电压间的相位差Δφ在0～180°间可调。
[实验原理]1.移相电路（1）Δφ=-π/4移相电路。
图1电路中，电阻与电容串联，由于电容两端电压的相位落后于电流的相位为π/2，而电阻两端电压和流过电阻的电流同相，可以算出输出电压Uo 与输入电压U i 间的相位差。
Δφ=-arctg （U R /U C ）=-arctg(R/Z C )=-arctg(ωCR) （1）式中U 代表正弦波电压u 的有效值。
（2）Δφ在0至180°之间可调的移相电路，电路如图2（a ），图中R 1=R 2，R 可 调节。
在AB 间输入电压u i ，在OD 间输出电压u 0。
图2（b ）给出各电压之间的相量关系。
图2 （a ） 图（b ）[实验仪器]Multisim7绿色汉化版正弦波信号源、双踪示波器、滑动变阻器一个、电阻箱三个、电容二个图1R C 移 相 电 路２[实验内容、数据记录及处理]1.用电阻、电容组成移相电路，要求输出电压U 0的相位较输入电压U 1的相位落后π/4。
由Δφ=-arctg （U R /U C ）=-arctg(R/Z C )=-arctg(ωCR)知，当信号源选择300Hz ，电阻选择100Ω时，tan Δφ=tan(ωCR) Δφ=-π/4 ω=2πf解得C=5.3μF元件选择：信号发生器：f=300Hz,电阻R=100Ω,电容C=5.3μF.【数据记录处理】原理：利用光标法对两个图像进行相位差的选定与计算，比较分析计算值与理论值。
数据记录：图3.仿真电路图 图4.示波器跟踪测量图R C 移 相 电 路３计算ΔT 的平均值：= （0.8386+0.8386+0.8176+0.8176+0.8352）=0.82952ms由f=300Hz 可以得到周期T= =3.333ms利用ΔT/T 可以得到ΔT/T=0.249结论：通过电路连接不难的出输出电压U 0的相位较输入电压U 1的相位落后π/42.组成一个移相电路，要求输入、输出电压间的相位差Δφ在0～180°间可调。
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分析：当 f 很小的时，由（*）式可知，相位差ψ 近似等于π ；当 f 很大时，相位差ψ 近似等于 0.所以李萨茹图为两条直线。 (4)任意输入一频率的正弦波，用示波器观测输入输出的李萨茹图形并记录，由李萨茹图形 确定出输入信号的频率。 李萨茹如下：
由李萨茹图计算出输入信号频率 f’=628Hz.信号源显示输入信号频率为 600Hz。相对 误差为 4.7%。
m（div） 5.0 n（div） 0.9 ψ （d） 64.8
从表中可以看出， 输出信号的有效值不随频率改变而变化， 近似等于输入信号的有效值， 从而验证出网络函数模为 1，而且该网络具有全通特性。
作出相频特性曲线如下图:
(4)将输入信号设置很小(小于 10Hz)观察李萨茹图形;再将输入信号设置到很大(大于 60kHz) 观察李萨茹图形.记录下两图并分析。 f1=4Hz f2=60kHz
0.4 1.32 1.0 1.33 5.0 1.1 79.2 2.0 1.33 5.0 1.1 79.2 4.0 1.32 3.5 0.6 61.7 7.0 1.33 2.8 0.6 77.1 10 1.34 2.0 0.4 72.0 15 1.32 3.3 0.7 76.4 20 1.33 2.4 0.4 60.0 25 1.33 4.0 0.7 63.0 30 1.33 3.3 0.3 32.7 35 1.33 2.8 0.4 51.4 40 1.33 2.5 0.4 57.6
姓名: 实验日期:
班级: 节次
学号: 教师签字 成绩
移相电路
1.实验目的
(1)了解移相点电路的特点,复习幅频特性与相频特性的测试方法. (2)了解移相电路中工程中的应用.
2.总体设计方案或技术路线
(1)总体方案 用电阻和电容搭建一个二端口网络,该网络的网络函数的模恒为 1,相角受 R,C 的值以及 输入信号的频率控制,并且该网络为全通网络,从而达到移相的目的. 电路搭建完毕后,用示波器测试网络的幅频特性和相频特性,已验证电路的正确性. 用示波器观察二端口网络的输入和输出信号的李萨茹图形,通过李萨茹图形测出输入信 号的频率. (2)技术路线
7.实验结论
（1） 、 移相电路输出信号和输入信号的幅值近似相等且不随频率变化而变化， 而且移相电路 具有全通特性。 （2） 、移相电路的相频特性与理论分析结果有较大偏差，原因主要在于：a 输出信号受很大 的噪声影响，读取相位差误差较大；b 电子元器件属性值误差；c 读数误差。 （3） 、用李萨茹确定的输入信号频率相对误差较小，结果比较精确，可以用此法确定输入信 号的频率。
10．参考文献
[1] 齐凤艳 电路实验教程 机械工业出版社 2009
[2] 陈希有 电路理论基础（第三版）高等教育出版社 2003
b 输入输出信号的李萨茹图如图所示，则两信号间的相位差为ψ =arcsin（a/b） 。 同频率的两信号若相位差为 0 或π 时,李萨茹图形为一条直线.
6.详细实验步骤及实验结果数据记录
（1）按图搭建电路； （2）输入端接函数信号发生器，输入信号在 1~3V 之间，频率从 100Hz 变化到 100kHz 的正 弦波；输入输出端分别接入交流毫伏表和示波器的两个通道； （3）移相电路频率特性的测试： 改变输入信号的频率，用毫伏表测出输出电压有效值；用示波器观测输入输出波形一 个周期所占的格数和对应点之间相差的格数。 移相电路频率特性测试数据 Ui=1.393V f/kHz Uo/V
搭建移相 电路 测量频率 特性 观察李萨 茹图 测出输入 信号频率
3. 仪器设备名称、型号
电阻 电容 10kΩ 0.1uF 2只 2只 100uV~300V 1MHz 20MHz 若干 1台 1台 1台
交流毫伏表 函数信号发生器 双踪示波器 导线
5.理论分析或仿真分析结果
(1)移相电路频率特性分析 Uo=(
1/jwC R+1/jwC
-
R R+1/jwC
)Ui
整理得 H(jw)= Ui =1+jwRC 幅频特性|H(jw)|=
1+(wRC )2 1+(wRC )2
Uo 1−jwRC
=1；相频特性ψ (w)=π -2arctg(wRC)· · · · · · · （*）
从以上分析中可以看出，该电路的幅频特性为常量，与频率无关，且具有全通特性；相 频特性与受频率影响，所以该电路可用于移相。 （2）李萨茹图分析 a
8.实验中出现的问题及解决对策
问题（1）：输出信号噪声太大。 解决对策： 打开带宽限制， 合理调整元器件的摆放位置， 减小元器件之间的相互干扰。 问题（2）：示波器没有 USB 接口，波形无法输出到 U 盘中。 解决对策：用手机拍下波形。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
本次实验室自主设计型实验， 与以往的任务型实验略有不同， 实验特有的设计部分内容 让我感受到了设计困难和魅力。 同时， 我也从这次实验发现实验结果和理论分析的偏差可能 很大，这就需要我们设计的时候考虑到实验或者工程实际，做出一定修正，以达到理想的效 果。 做完这次实验后，我建议实验室的示波器加上一个 USB 接口，便于输出波形