RC移相电路
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移相振荡器电路频率
rc移相振荡器电路频率RC移相振荡器电路频率是电子工程学中的一个核心概念。
它是一种能够产生可控的高频振荡信号的电路，被广泛应用于无线通信、计算机网络等领域。
在本文中，我们将会详细地阐述RC移相振荡器电路频率的相关知识，以及如何计算RC移相振荡器电路频率的方法。
RC移相振荡器电路是一种反馈电路，它由一个放大器和一个RC相移网络组成。
该电路中的放大器通常是一个晶体三极管或场效应管，而RC相移网络由若干个固定电容和变阻器组成。
当电路的反馈增益大于1时，RC移相振荡器电路便开始产生振荡信号。
RC移相振荡器的频率主要由两个因素决定：RC网络中的电容和电阻值，以及放大器的特性。
具体地说，RC网络中的电容和电阻值越大，振荡信号的频率便越低，反之亦然。
而放大器的特性则会影响电路的放大倍数和相位差，从而进一步影响振荡信号的频率。
计算RC移相振荡器电路频率的方法主要有两种。
第一种方法是采用RC网络的截止频率来计算。
RC网络的截止频率是指当交流信号的频率等于1/RC时，由于电容的反应电路开始发生变化，从而使得信号的放大倍数开始下降。
因此，当振荡信号的频率等于RC网络的截止频率时，振荡信号的放大倍数等于1。
因此，RC移相振荡器电路的频率可以通过以下公式来计算：f=1/2πRC其中，f表示振荡信号的频率，R表示RC网络中的电阻值，C表示RC网络中的电容值。
第二种计算RC移相振荡器电路频率的方法是使用放大器的特性来计算。
首先，我们需要确定放大器的截止频率，这是指当信号的频率等于放大器的特性时，放大器的放大倍数开始下降。
据此，我们可以使用以下公式来计算振荡信号的频率：f=1/2πRtotalC(ln(A-1)/lnA)其中，Rtotal表示RC网络中的总电阻值，C表示RC网络中的电容值，A表示放大器的放大倍数。
综上所述，我们可以看到，计算RC移相振荡器电路频率的方法比较简单。
通过确定电路中的电容、电阻值以及放大器的特性，我们就可以计算出振荡信号的频率。
移相电路原理
移相电路原理
移相电路是一种用于改变交流电信号相位的电路。
它使用电容和电感元件来实现相位移动。
移相电路基于以下原理：
1. 电容器：电容器储存电荷，当交流电流通过时，电容器会根据电流的频率进行充电和放电，从而引起电压的相位移动。
具体来说，当电流通过电容器时，电容器会储存正电荷，引起电流导致的电压在电容器前进了90度，这样就实现了相位移动。
2. 电感器：电感器是由线圈构成的元件，通过改变电流的方向，引起电压的相位移动。
当电流通过电感器时，电流引起电磁场，这个电磁场将阻碍电流的变化。
因此，当交流电流的方向发生改变时，电感器会延迟这个变化，其中包括电压的相位移动。
移相电路通常由RC（电阻和电容）或LC（电感和电容）组成。
RC移相电路主要用于低频应用，而LC移相电路主要用
于高频应用。
此外，移相电路还可以通过调整电容或电感值的大小来调整相位移动的幅度。
总之，移相电路通过使用电容和电感元件来改变交流电信号的相位。
通过合理设计电路中的元件参数，可以实现所需的相位移动。
这在许多电子设备中都有广泛的应用，例如音频处理和通信系统。
高校电工学RC移相电路设计实验的若干思考
高校电工学RC移相电路设计实验的若干思考电工学是高等学校本科非电类专业学生的一门重要的必修课[1]。
该课程应用性强,其中RC移相电路在电子技术中有广泛应用。
但是对于理论教学中的RC 移相电路,学生感觉抽象,不理解问题的实质。
为了提高教学效果,让抽象的知识生动化、趣味化,笔者利用实验室现有DZX-1型电子学综合实验装置,开发了一个基于RC移相原理的设计性实验——亮度稳定的调光台灯实验,并在实验教学实践中取得了良好效果。
1 RC电路的移相原理在图1(a)RC串联电路中。
若输入电压是正弦波,其频率为f,设其相量式为,则电路中各处的电压、电流都是同一频率的正弦波[2]。
由KVL定理得到:(1)这里和分别为电容、电阻两端电压。
由串联电路分压公式可得: (2)电阻两端电压与输入电压的相位差为:(3)同理可得:(4)则电容两端电压与输入电压的相位差可写为:(5)由式(3)和(5)可看出: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,相位角和都发生改变[3]。
这时,无论从R端或C端输出,其输出电压相对输入电压都有移相作用,RC电路相量图如图1(b)所示。
2 设计实验——亮度稳定的调光台灯实验根据RC电路移相原理,设计调光台灯实验电路如图2(a)。
由RP和C组成的移相电路决定双向可控硅VS的导通角。
当C两端电压经RP充电上升到双向触发管KS的导通电压时,VS被触发导通[4]。
当RP值增大,C充放电时间变长,即VS 的导通角减小,灯就变暗;当RP值减小,C充放电时间变短,即VS的导通角增加,灯就变亮。
所以可以通过调节电阻RP的大小来改变电容的充放电时间,进而通过触发管KS控制双向可控硅VS的导通时间调节台灯亮度。
图2(a)实现基本调光台灯实验,但当电网电压波动时,台灯亮度也会随着电压波动而变化。
为了使台灯亮度稳定,改进实验电路如图2(b),增加一个光敏电阻R 和电阻R1。
当电网电压波动时,R和R1串联支路电流大小由光敏电阻R决定。
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）。
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振荡电路类型
RC振荡电路主要有两种类型：RC相移振荡电路和文氏电桥振荡电路。
RC相移振荡电路采用超前移相或滞后移相电路作为选频网络，与反相放大器构成的振荡器。
其电路简单、经济，但稳定性不高，一般用于频率固定、稳定性要求不高的场合。
文氏电桥振荡电路将RC串并联选频网络和放大器结合起来，构成RC振荡电路。
放大器件可采用集成运算放大器。
RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端之间，构成正反馈。
R1、R接在运算放大器的输出端和反相输入端之间，构成负反馈。
正反馈电路和负反馈电路构成一文氏电桥电路，运算放大器的输入端和输出端分别跨接在电桥的对角线上。
这种振荡电路的稳定性高、非线性失真小，频率调节方便，性能比RC相移振荡电路好。
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arcsin( x / x0 )
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
l l 2
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
SS5702型示波器，在50～5×103Hz范围内，Δ
f=50kHz时，Δ
=0，在
≈4°。此外，SS5702型示波器， x-y
方式下，X轴输入精度±5%。
2）双踪显示中，要在X方向测量x，x0的长短。示波器扫描 的非线性会对相位差测量带来误差。对SS5702型示波器，
扫描的基本精度为±4%。
Hale Waihona Puke 3）在Y方向测电压，SS5702型示波器，垂直偏转因数引起的 相对不确定度为±4%。 3.由于电感及电容的感抗和容抗都与频率有关，电容元件的 阻抗与频率成反比，电感元件的阻抗与频率成正比，利用阻 抗频率特性上的差异可以组成滤波电路。如图2-9-1的电路 1 就是一个阻容滤波器，两元件的电压比为 U R :UC R : c 如果输入信号中，包含了几种高低不同的频率成分，则高 频信号电压在电阻上分配多些，低频信号电压在电容上分 配多些。若输出信号 从电容两端引起，则得到更多的低频
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
2
峰—峰值c。依电压的矢量合成法则，
2 2
c a b 2ab cos
相位差:
2 2 2 a b c arccos 2ab
【参考数据】
图1
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 UC=0时，输出电压U0与输入电压ui同相Δ UR=0时，u0与ui反相，Δ 时，Δ
拓宽实验：RC移相电路及测量相位差
【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
【实验原理】
1.移相电路 1）Δ =-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U。与输入电压Ui间的相位差。 Δ =-arctg（UR/UC）=-arctg(R/ZC)=-arctg(ω CR) 式中U代表正弦波电压u的有效值。
【实验分析及注意事项】
1.移相电路是利用了元件两端电压与流过它的电流间的相
位关系来实现的。实际所用电感器及电容器都有损耗电阻
。一般电容器的损耗电阻很小，标准电容箱的损耗电阻在 低频时接近于零， 可以不必考虑。而电感器的损耗电阻 的影响一般是不能忽略的。我们测量到的电感器两端的电 压值，实际上是电感与其损耗电阻上电压的矢量和，而不
成分，为低通滤波器。反之，输出信号从电阻两端引出，
则组成高通滤波器。
是纯电感两端的电压。此时，电感器上电压超前电流的相
位差不再是π /2，而是要小于它。这一点，在用电感器组 成移相电路时，必须注意。
2.误差的主要来源。 1）在做李萨如图时，要把u1，u2分别送至示波器的X,Y通
道。而一般两个通道放大器都存在着与频率有关的固有相
测出Δ。 位差Δ 。实验中，要首先在测量用频率下， 必要时要对测量的相位差Δ 进行修正。例如对笔者所用
= π。
增大。在
=0。当Uc增加，或 UR减小
图2（b）
2.相位差的三种测量方法 1）李萨如图形法，将两个同频率正弦波u1,u2分别送 至示波器的两个输入端，示波器用x-y模式，则如图3所示， 荧光屏一般会出现一个椭圆。设x为椭圆与X轴交点到原点 的距离，x0为最大小平偏转距离，则两个电压间相位差的 绝对值为
1. Δ =-π /4移相电路.一组可能的数据为f=300Hz, R=100Ω ,C=5.3μ F. 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=0.2μ Hz,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 萨如图形法观察Δ 从0到180°的改变。