正弦波放大电路与移相电路设计
采用运算放大器设计正弦波振荡器 (1)
采用运算放大器设计正弦波振荡器(1)2006-12-26 作者：来源：互联网浏览次数：1088 文字大小：【大】【中】【小】振荡的判居一个反馈系统的典型形式如图1所示,下式给出任何一个反馈系统的特性（一个放大器与源的反馈元件构成一个反馈系统）。
VOUT/VIN=A/(1+Aβ) (1)振荡是由不稳定的状态引起的,反馈系统处于不稳定状态是由于传递函数不满足稳定条件所引起的。
当（1+Aβ）=0时,公式1等于∞,这表示VIN=0时,存在VOUT°因而设计一个振荡器的关键是确保Aβ=-1（巴克豪森判据）,或者使用复数形式的Aβ=1<-180°。
-18 0°相移判据适用于负反馈系统,而0°相移适用于正反馈系统。
当Aβ=-1时,反馈系统的输出电压变为无限大,当输出电压趋近于任何一个电源电压时,放大器中的有源器件改变增益,引起A值的改变,使Aβ≠-1,从而,振荡衰减,并最终停下来。
这里可能出现三种情况之一：第一,由于饱和或截止的非线性,可以使系统趋于稳定;第二,超始的振荡,可能引起系统的饱和（或截止）,并且在系统变为线性状态并向远离电源电压方向变化之前,可使这种状态保持很长一段时;第三,系统保持线性状态并向远离电源电压方向变化。
两者交替产生高度失真的振荡（通常为准方波）,而形成的振荡器被称为张弛振荡器。
三者交替产生正弦波振荡器。
所有振荡器都是由TLV247X运算放大器、5%精度的电阻和20%精度的电容构成的,从而元件的容差引起理想值与测量值之间差别。
振荡器中的相移公式Aβ=1<-180°中的180°相移是由有源元件和无源元件引入的,像任何精心设计的反馈电路那样,使振荡器取决于无源元件的相移,因为它精确且几乎不漂移。
应使由有源元件提供的相移最小,因为它随湿度而变化,有个很大的初始偏差,并且是与器件相关的。
应这样来选择放大器,使得它们在振荡频率处的相移极小或没有。
电子工艺课程设计--中频信号滤波放大整形及移相电路设计
课程设计（说明书）中频信号滤波放大整形及移相电路设计班级 / 学号 14070102 / 1052学生姓名赫婷婷指导教师赵鑫课程设计任务书课程名称电子技术综合课程设计课程设计题目中频信号滤波放大整形及移相电路设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个高通滤波放大、整形和移相电路。
实际工作中输入信号一般由传感器产生，本次设计采用函数发生器给出。
输出信号要求整形为是方波信号，以便CPU的后续信号采集和处理。
滤波放大电路建议采用TI公司的FilterPro，这是一款很好的滤波器设计软件。
整形电路建议采用施密特触发器。
移相电路自己选择方案。
技术指标如下：①高通滤波器设计参数：通带增益Ao=25db，通带频率fc=200kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=200k Hz，截止带衰减-10dB。
②设计一个整形电路，将滤波后的信号整形为方波。
③设计一个200kHz方波信号移相电路，相移范围：0-180°。
二、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰写课程设计报告成绩指导教师日期一、概述实际中的用途：本设计在实际中主要用于对中频信号进行整形，滤波，放大及移相。
生活中我们所接收到的信号，它并不是可以被我们直接观察和分析的，而是只有在通过一定的电路使之进行放大、滤波、整形输出以后，才可以变成是让我们可以进行分析和观察的处于稳定状态的信号。
所以说对于一般的信号，必须经过有整流电路、滤波电路、放大电路组成的功能模块以后才会变成是对人类观察研究有益的信号。
设计思路：一、设计滤波放大电路并进行仿真，观察波形是否满足要求。
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和电感均有移相功能,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CCu iu oR R u iu oφU R U CUI 图1 简单的RC 移相1U 2U +_R Rc d+_a CC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-=-=+++2121()2arctan 1()RC U RCRC ωωω+=∠-+其中221121()1()RC U U U RC ωω+==+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。
u iu oR 1CRR 2u iu oR 1CRR 2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和元件参数的关系，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，其元器件的选择是十分困难的。
正弦波同步移相触发电路毕业论文
西安科技大学高新学院毕业设计正弦波同步移相触发电路摘要电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的换和控制的科学,是20世纪50年代诞生70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。
这些技术包括以节约能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术。
以节约能源、提高运行可靠性并更好地满足产要求为目的的交流变频调速技术以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为目的，并可有效节能的灵括、柔性、交流输电技术等等。
随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术以及控制理论的不断进步。
电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率导体复合器件表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
电力电子线路的基本形式之一即交流—交流—交流变换电路它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。
交流调压器与常规的交流调压变压器相比它的体积和重量都要小得多。
交流调压器的输出仍是交流电压它不是正弦波其谐波分量较大功率因数也较低。
正弦波同步移相触发电路分析研究了在交—交变频器中采用正弦波移相触发电路对输出电压的影响,加深理解正弦波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用，掌握正弦波同步移相触发电路的调试方法，并介绍了一种功能齐全的正弦波移相触发电路及其应用。
正弦波同步移相触发电路由同步移相，脉冲放大等单元电路组成，对同步移相、脉冲放大、强触发等将做详细的讲解。
关键词：变频器；正弦波；触发电路；输出电压；移相控制电压Sine wave synchronous trigger circuitAbstractPower electronic technology is based on a power electronic device for power transfer and control of science, is a comprehensive subject of a multi-disciplinary nineteen fifties was born in 70's with the rapid development of mutual infiltration. These techniques include green lighting technology to save energy, improve the quality of lighting for the purpose of. To save energy, improve the running reliability and better meet the requirement of production for AC variable frequency speed control technology for the purpose to improve the stability of power system operation, the control for the purpose, and may be effective in saving spirit includes, flexible, AC transmission technology. With the development of power semiconductor manufacturing technology, Hui Electronic Technology, computer technology and the continuous progress of control theory. Power electronic technology towards high power, high frequency and intelligent direction, field of application will be more broad. Development of the late eighty's and early ninety's, with the power of MOSFET and IGBT as the representative, set power conductor composite device of high frequency, high voltage and large current in a show that the traditional power electronic technology has entered the modern era of power electronics.One of the basic forms of power electronic circuit AC - AC - AC converter which is a form of AC can be changed into another form of alternating current circuit. AC voltage regulator with conventional AC voltage transformer compared to its volume and the weight should be much smaller. AC output AC voltage regulator is it not sine wave the harmonic component big power factor is low.Sine wave synchronous trigger circuit analysis of the effect of triggering circuit on the output voltage by wave phase shift in the AC-AC converter, deepen understanding of sine wave synchronous phase-shift trigger circuit operation principle and the function of each component, master debugging method of sine wave synchronous phase-shift trigger circuit, and introduces the sinusoidal phase shift a full-featured trigger circuit and its application.Sine wave synchronous trigger circuit of synchronous phase, pulse amplification unit circuit, the synchronous phase shift, pulse amplification, strong triggering will make detailed explanation.Keywords: inverter; sinusoidal; trigger circuit; the output voltage phase control voltage;西安科技大学高新学院毕业设计目录1、前言 (1)2、工作原理及电路设计 (2)2.1 工作原理 (2)2.2 同步的实现 (3)2.3正弦波移相 (4)2.4仿真原理图及结果 (7)3、结论 (10)4、附录 (11)4.1、相位平衡条件 (11)4.2．电路能否自激振荡的判断 (11)4.2.1放大电路的移相φA (11)4.2.2反馈网络的移相φF (12)5、参考文献 (14)6、致谢 (15)1、前言在企业的大型异步电动机和同步电动机的调速领域，交一交变频率高、控制功率大，越来越受到人们的青睐。
实验三 移相器的设计与测试(设计实验)
实验三 移相器的设计与测试（设计实验）一、 实验目的1．学习设计移相器电路的方法。
2．掌握移相器电路的仿真测试方法。
软件Multisim10附破解补丁.iso ：关闭上网认证ftp://210.41.141.79/ 用户名：user /电信专业软件3．通过设计、搭接、安装及调试移相器，培养工程实践能力。
二、实验原理线性时不变网络在正弦信号激励下，其响应电压、电流是与激励信号同频率的正弦量，响应与频率的关系，即为频率特性。
它可用相量形式的网络函数来表示。
在电气工程与电子工程中，往往需要在某确定频率正弦激励信号作用下，获得有一定幅值、输出电压相对于输入电压的相位差在一定范围内连续可调的响应（输出）信号。
这可通过调节电路元件参数来实现，通常是采用RC 移相网络来实现的。
图8.1所示所示RC 串联电路，设输入正弦信号，其相量.0110U U V =∠，则输出信号电压：..211arctan1R U U Rc R j cωω==+其中输出电压有效值U2为：2U =输出电压的相位为：21arctanRc ϕω=∠由上两式可见，当信号源角频率一定时，输出电压的有效值与相位均随电路元件参数的变化而不同。
若电容C 为一定值，则有，如果R 从零至无穷大变化，相位从090到00变化。
1U 2U _2U 1U ϕ图8.1 RC 串联电路及其相量图另一种RC 串联电路如图8.2所示。
1U 22U 1U ϕ图8.2RC 串联电路及其相量图输入正弦信号电压.0110U U V=∠，响应电压为：..211arctan j c U U RC R j c ωωω==-+（）其中输出电压有效值2U 为：2U =输出电压相位为：2arctan RC ϕω=∠-同样，输出电压的大小及相位，在输入信号角频率一定时，它们随电路参数的不同而改变。
若电容C 值不变，R 从零至无穷大变化，则相位从00到090-变化。
当希望得到输出电压的有效值与输入电压有效值相等，而相对输入电压又有一定相位差的输出电压时，通常是采用图8.3（a ）所示X 型RC 移相电路来实现。
交流正弦波放大电路
交流正弦波放大电路交流正弦波放大电路是一种能够将输入正弦波信号放大的电路。
这种电路的设计依赖于多种因素，包括输入源的性质、输出要求以及地面和电源的影响。
以下是关于交流正弦波放大电路的详细阐述。
1.确定电路类型交流正弦波放大电路有多种类型可供选择。
常见的包括共基极、共射极和共集极三种基本类型。
共基极放大器具有电压增益高，输入阻抗低和输出阻抗高等特点。
同时，其输入信号在基极和发射极之间，使其适用于高频应用中。
但是，这种设计会导致电流增益较低。
共射极放大器使用负反馈，可实现增益、输出阻抗和带宽等方面的优化。
但是，其输入阻抗较低，电源电压变化容易导致稳定性问题。
共集极放大器可实现较高的输入阻抗、输出阻抗低和较高的幅度动态范围。
但是，电压和电流增益都较低。
2.设计电路元件要设计一个有效的交流正弦波放大电路，需要考虑多种元件，包括晶体管、电阻、电容等等。
电阻和电容可用于调整电路的频率响应和静态偏置。
3.考虑输入源和负载为了确定合适的交流正弦波放大电路，需要考虑电路的输入源和负载。
输入源的输出电压和信号频率必须与电路匹配。
此外，需要确保负载是正确的复阻抗，以防止过载和功率损失。
4.电路建模在设计电路之前，需要对电路进行建模。
这有助于确定电路性能的理论限制和模拟实验条件。
可以使用模拟器将模型输入到软件中，并调整模型参数以评估电路性能和响应。
5.搭建电路在设计和模拟之后，可以开始搭建电路。
需要选择合适的元件并进行排列。
然后将元件连接在一起，注意电路的正确接线和电阻容值的正确计算。
可以使用示波器进行调试和优化，以获得最佳的交流正弦波放大电路响应。
综上所述，交流正弦波放大电路的设计需要考虑多种因素，包括电路类型、元件选择、输入源和负载、电路模拟以及实际搭建和调试等。
通过仔细考虑这些因素，可以设计出一个高性能、稳定且可靠的交流正弦波放大电路。
4RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路1 技术指标：设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。
2 设计方案：2.1 方案一：积分式RC正弦波振荡图1RC积分式振荡原理其基本原理是利用积分器，对于同相积分器A2有V o t=1RCV i(t)dt对于反相积分器A1有V i t=−1RCV O(t)dt所以V i=−1R C V i(t)dt d2V i(t)dt+1R Cv i t=0所以V i=Asinω0t V o=−Acosω0t推出ω0=1RC2.2 方案二：移相式RC正弦波振荡图2 移相式RC振荡原理A1是反相比例放大器，A2是电压跟随器。
利用电压跟随器的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻R1对RC移相网络的影响。
A=−R2R1 V f=RZ2V2V2=R//Z11jωC+R//Z1V1V1=R//Z11jωC+R//Z1V o1Z2=R+1jωC Z2=1jωC+R//Z2其中Z1表示RC串联臂的阻抗，Z2表示RC并联臂的阻抗。
由以上各式，得电路反馈系数为F=V fV o1=R3CR3C−5R2+j(132−6R2)令F的虚部为零，得电路的振荡频率为ω0=1 6RCƒ0=12π6RC此时电路的反馈系数Fω0=−1 29当A=R2R1≥29时，电路产生振荡。
2.3 方案三：文式桥RC正弦波振荡。
图3 文式桥RC振荡原理该电路由RC串并联网络承担选频网络兼正负反馈网络，另外还有R1和R f负反馈网络。
右边A是同相运算放大器。
在反馈回路中串联2个并联的二极管主要是利用电流增大时动态电阻减小，反之增大的特点，加入非线性环节到达稳幅的作用。
电路反馈系数：F=13+j ωRC−1ωRC幅频特性：F=132−ƒƒ0−ƒƒ2相频特性：φF=−tan−11(ƒƒ−ƒƒ)所以令φF=0 且到达起振条件A u=1+RƒR≥3即Rƒ≥2R1得到ƒ0=12.4 方案比较：方案一的积分式振荡缺点是由于开启时的初始状态有随机性，可能会使电路停振；方案二的移相式振荡缺点是选频作用差，振幅不稳定，调频不方便，相比之下，方案三优点是幅度稳定容易调频，易起振且非线性失真小，把前2个方案的缺点全部改善了。
实验报告移相
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”。
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正弦波放大电路与移相电路设计
一、性能指标：
输入为双极性信号，幅值不大于200mV的正弦波；
频率分别为10KHz-50KHz、100KHz-3MHz；
增益20db-40db可调，输出电压为幅值0-5V；
输入输出电阻:50欧姆
对10k、30k和50k信号可进行相位调整。
二、器件选型
集成运放：THS3091、OPA300、VCA810
场效应管：2N3686
三、电路模块
1.正弦波放大电路
2.实现增益步进可调
3.0～360°可调移相电路设计
四、电路设计
1.正弦波放大电路：
由于题目要求电路既能在低频（10KHz-50KHz）进行信号放大、又要在高频（100KHz-3MHz）可以进行信号放大，可选用增益带宽积较大的两类常用高速运放——THS3091、OPA300。
通过multisim模拟放大波形输出，发现OPA300在低频段的波形失真严重、高频段表现很好；而THS3091无论在低频还是高频，放大性能都较好，所以本文选用运放THS3091。
（1）下图为OPA300在输入频率为50kHz和50MHz下的放大性能
(50kHz)
(50MHz)
（21）下图为THS3091在输入频率为50kHz和50MHz下的放大性能
(50kHz)
(50MHz)
2.实现增益步进可调电路
1中的电路用滑动变阻器实现增益可调，效果比较粗糙，方法比较老旧，不能做到精确调控。
为实现增益步进可调，最笨的方法是采用多个上述的电流反馈放大器级联，用电阻网络选通的方式来实现增益可调，但此法麻烦不说，还不稳定。
这里，我们选用压控增益放大器：TI 的VCA810在±40dB 的增益可调范围内拥有35MHz 的带宽，满足题目的指标要求。
电压控制增益可变放大器：
该放大器的3dB 带宽
为25MHz ，满足本题要求。
C V 从-2V 调整到0V 可实现对输入信号的（-40dB ）到（40dB ）可调，其增益表达式为：
)1(40)(+-=C dB V G
3.移相电路设计 (1)0～360°可调移相电路设计
利用两级移相放大器可以组成0～360°可调移相电路。
0～360°可调移相电路如图所示。
图中Q1和Q2是0～180°相移放大器，两级移相放大器可以完成0～360°。
Q3是缓冲放大器。
调节电位器RP1和RP2，可以使输入信号产生移相。
R2
6.8MΩ
R3
1.0MΩ
R12.2kΩ
R42.2kΩ
R51MΩKey=A
50%
R64.7kΩ
R74.7kΩ
R81MΩKey=A
25%
R9
2.2kΩ
Q1
2N3686
Q3
2N3686
Q2
2N3686C110nF
C210nF
VCC
12V
C3200µF
R1350Ω
此电路虽说可以实现0～360°移相，但在移相过程中不可避免地降低了幅度值，对于本题不能使用，下面介绍一种等幅移相电路，其可调相范围为0～-150°，虽说降低了相位调节范围，但保证了幅度的恒定，符合本题相位微调同时不改变幅度的要求。
（2）等幅移相电路设计
R1
1kΩ
C1
4.7µF
U1
THS3091D
3
27
4
6
V11 Vpk
30kHz
0°
V2
18 V
R3
10Ω
Key=A
100%
V3
18 V
R4
1kΩ
R2
50Ω
令
1
2
1fC
Xπ
=,则输出输入的相位差为)
2
arctan(
2
2
3
3
X
R
X
R
-
=
θ,下面是用multisim仿真等幅移相器的波形(信号频率假定为kHz
f50
=，固定电容值为uF
C7.4
1
=，改变3R的阻值):。