RC移相电路及测量相位差
RC移相电路(课堂PPT)
【实验内容】 1.用电阻、电容组成移相电路，要求输出电压U0的相位较输入电 压U1的相位落后π/4。试用三种方法测量相位差。 2.组成一个移相电路，要求输入、输出电压间的相位差Δ
在0～180°间可调。用示波器观察相位的变化。
【仪器用具】 正弦波信号源、双踪示波器、电容箱一个、电阻箱三个
c2a2b22abcos
相位差:
arc cao2sb2c2
2a b
.
6
【参考数据】
1. Δ =-π/4移相电路.一组可能的数据为f=300Hz,
R=100Ω,C=5.3μF. 2.相位差在0～180°间可调的电路，一组可供选取的 数据为R1=R2=200Ω，f=700Hz,C=0.2μHz,以0作示波 器输入的地端，用CH1，CH2分别观察ui及u0波形。用李
.
4
arcsxin/x(0)
2）双踪显示法，把u1,u2分别送入示皮器的两上通道， 采用双踪显示功能，荧光屏上会出现两个正弦波，见图
4.由相位差定义，有 ll2
.
5
3）电压合成法，双踪示波器一般都有相加和相减的功能， 在荧光屏上可以显示（u1+u2）波形或（u1-u2）波形。将 u1,u2分别送入示波器的两个通道，先用双踪器显示功能测 量它们的峰—峰值a和b;再改用相减功能显示波形（u1-u2） ，测量此时的 峰—峰值c。依电压的矢量合成法则，
图1
.
2
2）Δ 在0至180°之间可调的移相电路，电路如图2（a）， 图中R1=R2，R可调节。在AB间输入电压ui，在OD间输 出电压u0。图2（b）给出各电压之间的矢量关系。以 O为圆心，以U1=U2（因为R1=R2）为半径画一半圆。在 EF支路上，相位关系为电容上电压Uc的相位落后于电 阻R上电压UR的相位π/2，所以D点必定在圆周上。当
RC前移、滞后式电路
RC移相式振荡电路放大电路的相位移屮O■：A =180当f = f0时满足相位平衡条件,常选C i =C2=C3=CR i=R2= R3 =R一节RC电路的移相范围0~90°两节RC电路的移相范围0~180°振荡频率：f o=12V3 n RC三节RC电路的移相范围0~270°起振条件：R F>12R至少要用三节RC电路RC 移相式正弦波振荡器发布时间:2011-12-8 9:51:29访问次数:782所示是RC 移相式正弦波振荡器。
电路中，VT1管接成共发射极放大器，VTI 为振荡管，Uo 是振荡器1 .直流电路分析电路中的电阻R3和R4构成VT1的分压式偏置电路，R5是VT1集电极负载电阻，R6是VT1发射极电阻,图 11-2 的输出信号, 为正弦波信号VT1 具备处于放大状态的直流电路工作条件。
VT1 工作在放大状态下，这是一个振荡器所需的。
2．正反馈电路分析无论是什么类型的振荡器，必须存在正反馈环节，共发射极放大器具有反相的作用，即输出信号电压与输入信号电压之间相位差为180 。
，如若对放大器的输出信号再移相180 。
后加到放大器的输入端，那么就移相了360 。
，这样反馈回来的信号与输入信号之间是同相的关系，就是正反馈了。
这后180 。
的相移要靠RC 移相电路来实现。
由RC 移相电路工作特性可知，RC 电路可以对信号进行移相，每一节RC 移相电路对输入信号的相位移最大为90 。
，但此时输出信号电压已经为零了，就不能满足振荡的幅度条件了，这样最大移相量不能采用90 。
，所以要再移相180 。
必须至少要三节RC 移相电路。
电路中，电容Cl 和电阻Rl 构成第一带RC 超前移相式电路，C2 相R2 构成第二节RC 移相电路，C3 和放大器输入电阻（由R3 、R4 和VT1 的输入电阻并联）构成第三节RC 移相电路。
这三节RC 移相电路对信号移相180 。
，加上VT1 共发射极放大器本身的180 。
rc电路的移相作用
rc电路的移相作用
RC电路的移相作用是指通过电阻R和电容C的组合，实现对输入信号的相位移动。
这种相位移动是通过调节电阻和电容的值来实现的。
在RC电路中，当输入信号正半周时，电流通过电阻对电容充电，电容的电压上升速度跟不上信号电压上升的速度，相当于信号电压滞后了。
负半周也是一样，信号变为负半周时，电容放电速度跟不上，还处于正电压当中，这就是RC网络的移相作用。
这种移相作用在电子电路中有着广泛的应用。
例如，在放大器中，RC电路可以作为耦合电路，将前级电路的输出信号传输到后级电路。
此时，RC电路能够实现信号的无衰减传输，同时也能实现信号的相位移动。
此外，RC电路还可以用于滤波、相移等应用中。
RC可调移相电路设计与研究
99999.9 18.0
电阻箱取值 R/Ω
一个周期水 平方向的长 度/ms
表 3 相位差测量结果 波形对应点 相位差 Δφ/度 移动的长度 /ms
4
理论计算值 Δ /度
考虑电感箱 内阻理论计 算值 Δ /度
0 20 3.0 -54 -90.00 -32.12 0.1 20 2.8 -50.4 -89.8 -32.08 1 20 1.8 -32.4 -88.1 -31.62 10 20 1.4 -25.2 -72.4 -27.62 100 20 0.6 -10.8 -17.4 -11.82 1k 20 0 0 -1.79 -1.71 10k 20 0 0 -0.17 -0.18 99999.9 20 0 0 -0.02 -0.02 实验二： 1.按照图 3.2 搭建电路，其中，电源取 50Hz，14V 交流电压源，两电容 C 取 1uF，电阻 用电阻箱接入。 2.将两电阻箱阻值同时按下表接入电路， 将示波器接入 ab 两端测量 并计算在各个阻 ， 并 记 录 在 表 4 中 ， 同 时 记 录 值 下 的 最 大 值 在 R=0Ω,100Ω,1kΩ,2kΩ,3kΩ,4kΩ,5kΩ,99999.9Ω 下的波形于图 1 中。 并观察电阻箱阻值改变时， 相应的输出电压与电源的相位差，并记录于表 5 中。
一个周期水 平方向的长 度/ms 20 20 20 20 20 20 20 20
表 3 相位差测量结果 波形对应点 相位差 Δφ/度 移动的长度 /ms 3.0 -54 2.8 -50.4 1.8 -32.4 1.4 -25.2 0.6 -10.8 0 0 0 0 0 0
理论计算值 Δ /度 -90.00 -89.8 -88.1 -72.4 -17.4 -1.79 -0.17 -0.02
RC移相电路
u
uR uC
C uO
电路结构
知识新授——RC移相电路
【拓展练习】如图所示的RC移相电路，已知输入电压为
u 220 2 sin(100t 30)V 阻值R=10Ω。若要使输出电压与
输入电压相差30。，试问：
（1）该电路为何种类型移相电路？（2）应配多大容量的电容？
（3）输出电压uo。
R
知识新授——RC移相电路
（二）RC移相电路 1. RC超前型移相电路
【例题】如图所示的RC移相电路，输入电压为u，已知电容量
C=0.01μF，电源频率为1KHZ，u的大小为1V。欲使输出电压
与输入电压相差30。，应配多大阻值的电阻？输出电压uo的大
小为多少？
C
ui
uC uR R uO
电路结构
知识新授——RC移相电路
XC R
Z
Z= U. Z
I
IU
U
Z
R2 XC2
arctan X C
R
知识新授——RC移相电路
（一）RC串联电路
3.相量图
.
UR
.
I
0，电路呈容性
.
UC
.
U
U UR2 UC2
知识新授——RC移相电路
（二）RC移相电路
1. RC超前型移相电路
C
ui
uC uR R uO
电路结构
输出电压uo从电容两端取出，即uo= uR
知识新授——RC移相电路
（二）RC移相电路
1. RC超前型移相电路
C
ui
uC uR R uO
.
UC
电路结构
RC电路、磁滞回线[1]
![RC电路、磁滞回线[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b9baec8169dc5022aaea0074.png)
得函数图：
电路原理：
参考量
0
p/2
uR
j
wt
i =Imsin wt
得矢量图：
（R、wC、j）
Um
0
uR = RImsin wt
RIm
wt
Im wC uC= Im coswt wC
j
Um
tanj = w RC = 2pf RC
测出相位差j ，即可求得时间常数RC
41.2、实验内容： 用双综示波器测量RC电路的u输入与u电容的相位差
uC的函数式： 充电 uC = U0 (1- e -t/RC )
放电 uC = U0 e -t/RC
U0
0
t uC = U0 - RC uC'
uC的函数图：
uC U0
变量 uC和 uC的变化率成线性关系
0
0
t
41.1、 讨论RC电路的时间常数、半衰期 时间常数-- RC
对应电压为 URC = U0 e
41.2、 操作指南：
RC电路的实验研究
R1
1k W
C2
接接 正示 弦波 波器 CH1
0.1mF
接 示 波 器 CH2
实验42 用示波器测绘铁磁材料的磁化曲线
铁磁材料，可以把原有磁场增强成千上万倍，广泛应用 于电力、电工、电子等设备的电磁转换环节中，用以提高电 磁转换设备的经济效益。
42、 磁场复习： 传导电流或位移电流的周围会产生励磁场 H ，其环量等于电流强度 实物物质称磁介质，在磁场 H 中将感应出附加磁场 M 在各向同性磁介质中
N1 UX LR1
R2C UY N 2 S2
B R2 UY C 样本1 N2 N1
H=
实验一 RC电路相频特性的研究
实验一 RC 电路相频特性的研究电阻和电容串联电路是交流放大电路中常用的耦合电路，也是常用的移相电路，研究RC 电路具有很强的实际应用性。
当把正弦交流电压输入到RC 串联电路中时，电容或电阻两端的输出相位将随电源频率而变化，这种回路电流和各元件上的电压与输入信号间的相位差和频率的关系，称为相频特性。
利用RC 电路的相频特性，可以组成移相电路，通过改变电容、电阻大小及电源频率，达到移相的目的。
[实验目的]1. 观测RC 串联电路的相频特性；2. 理解电容元件的交流特性；3. 学习用双踪示波器测量相位差。
[实验仪器]信号发生器，双踪示波器，万用电表，面包板，电容，电阻，导线。
[实验原理]在交流电路中，电压和电流不仅有大小变化而且还有相位差别，因此常用复数及其几何表示——矢量图来表征交流元件的特性。
1. 单一元件的交流特性电阻两端的电压和电流是同相的，仅有大小的变化，满足如下形式的欧姆定律：UR I= （1） 在复平面的矢量图如图1（a ）所示。
如果在电容器的两端加一正弦电压sin m u U t ω=，则有(sin )cos sin(90)m C m m d U t du i CCC U t C U t dtdtωωωωω====+（2）可见，在电容元件电路中，在相位上电流超前电压90，在复平面的矢量图如图1（b ）所示。
图1 电阻和电容元件电压与电流的矢量图 记作矢量形式的欧姆定律为1U jI Cω=- （3） 式中j -代表电容两端电压相位超前电流90- ，即电压滞后电流90。
2. RC 串联电路相频特性电路如图2（a ）所示，令ω表示电源的角频率，R C U I U U 、、、分别表示电源电压、电流、电阻上电压、电容上电压的有效值，则有I =（4）R U IR = （5） C IU Cω=（6）电压U 滞后电流I 的相位为1arctanC Rϕω= （7）若用矢量求解法应以电流为参考矢量，作R U 、CU 及其合成的总电压U 的矢量图，如图2（b ）所示。
RC延时电路与RC积分电路、RC滤波电路、RC移相电路的区别
RC积分电路原理如图5所示，电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0，当RC (τ）数值与输入方波宽度tW 之间满足：τ>>tW，这种电路称为积分电路。
在电容C两端（输出端)得到锯齿波电压，如图6所示。
（3）t=t2时,VI由Vm→0，相当于输入端被短路，电容原先充有左正右负电压VI（VI〈Vm）经R缓慢放电,VO（VC）按指数规律下降。
这样，输出信号就是锯齿波，近似为三角形波，τ〉〉tW是本电路必要条件,因为他是在方波到来期间，电容只是缓慢充电，VC 还未上升到Vm时，方波就消失，电容开始放电,以免电容电压出现一个稳定电压值,而且τ越大，锯齿波越接近三角波。
输出波形是对输入波形积分运算的结果，他是突出输入信号的直流及缓变分量,降低输入信号的变化量。
由集成运算放放大器与RC电路构成的积分电路，可以实现接近理想的积分。
RC积分电路常用来构成锯齿波发生器,积分抗干扰电路和补偿电路等。
＊RC延时电路电路原理rc延时电路如图所示电路的延时时田可通过R或C的大小来调整，但由于延时电路简单，存在着延时时间短和精度不高的缺点。
对于需要延时时间较长并且要求准确的场合，应选用时司继电器为好.在自动控制中，有时为了便被控对象在规定的某段时间里工作或者使下一个操作指令在适当的时刻发出，往往采用继电器延时电路.图给出了几种继电器延时电路。
图(a）所示电路为缓放缓吸电路,在电路接通和断开时，利用RC的充放电作用实现吸合及释放的延时，这种电路主要用在需要短暂延时吸合的场合.有时根据控制的需要，只要求继电器缓慢释放，而不允许缓慢吸合，这时可采用图（b)所示的电路。
当刚接通电源时，由于触点KK一l为常开状态，因而RC延时电路不会对吸合的时间产生延时的影响，而当继电器K.吸合后，其触点Kk—1，闭合,使得继电器kk的释放可缓慢进行。
简单的计算出RC延时电路所产生的时间延时，例如R=470K,C=0。
15UF 时间常数直接用R*C就行了！＊RC滤波电路原理在模拟电路，由RC组成的无源滤波电路中，根据电容的接法及大小主要可分为低通滤波电路（如图7）和高通滤波电路（如图8）。