电路原理移相器实验设计原理

电路原理综合实验报告

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移相器的设计与测试

学生姓名：----- 学生学号：----- 院（系）：----- 年级专业：------ 指导教师：----- 助理指导教师：------- 摘要 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。 关键词移相位，设计，测试。 目录 摘要 ........................................................................................................................................................ 13 ABSTRACT ........................................................................................................................................... II 第1章方案设计与论证 ............................................................................................................................ 2 1.1RC串联电路 .................................................................................................................................... 2 1.2X型RC移相电路 .............................................................................................................................. 2 1.3方案比较 ........................................................................................................................................ 2 第2章理论计算 ........................................................................................................................................ 2 2.1工作原理 ........................................................................................................................................ 2 2.2电路参数设计 ................................................................................................................................ 2 第3章原理电路设计 ................................................................................................................................ 2 3.1低端电路图设计（-45°-90°） ................................................................................................ 2 3.2高端电路图设计（-90°-120°）

3.3高端电路图设计（-120°-150°） ............................................................................................ 2 3.4高端电路图设计（150°～180°）

3.5整体电路图设计 ............................................................................................................................ 2 第4章设计仿真 ........................................................................................................................................ 2 4.1仿真软件使用 ................................................................................................................................ 2 4.2电路仿真 ........................................................................................................................................ 2

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4.3数据记录 ........................................................................................................................................ 2 第5章实物测试 ........................................................................................................................................ 2 5.1仪器使用（电路板设计） ............................................................................................................ 2 5.2电路搭建（电路板制作） ............................................................................................................ 2 5.3数据记录（电路板安装） ............................................................................................................ 2 第6章结果分析 ........................................................................................................................................ 2 6.1结论分析 ........................................................................................................................................ 2 6.2设计工作评估 ................................................................................................................................ 2 6.3体会 ................................................................................................................................................ 2

第1章方案设计与论证

1.1RC串联电路 图1.1所示所示RC串联电路，设输入正弦信号，其相量如果R从零至无穷大变化，相位从到变化。 图1.1RC串联电路及其相量图 ，若电容C为一定值，则有，另一种RC串联电路如图1.2所示。 图1.2RC串联电路及其相量图 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，则相位从到变化。 1.2X型RC移相电路 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1.3（a）所示X型RC移相电路来实现。为方便分析，将原电路改画成图1.3（b）所示电路。 （a）X型RC电路（b）改画电路 图1.3X型RC移相电路及其改画电路 1.3方案比较 方案比较：（1）采用X形RC移相电路：当希望得到输入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入电压时可以采用如下图一中（a）的X形RC移相电路来实现。为方便分析，将原电路图改画成图一（b）所示电路。

（2）RC串联电路一：顺时针看电容C是接在电阻R的前面，可知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。设电容C为一定值，如果R从0到∞变化，则相位从90o到0o变化。

（3）RC串联电路二：顺时针看电容C是接在电阻R的后面的，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。设电容C值不变，如果R从0至∞变化，则相位从0o到-90o变化。

正确性：设计的方案和电路与要求相符合，都是正确合理的。 优良程度：方案优秀，各有特色。

有上述分析比较及论证可知应该选择第一种方案较好。

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第2章理论计算

2.1工作原理

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。

2.2电路参数设计 X型RC移相电路输出电压其中 为： 结果说明，此X型RC移相电路的输出电压与输入电压大小相等，而当信号源角频率一定时，输出电压的相位可通过改变电路的元件参数来调节。 设电阻R值一定，如果电容C值从11.4nF到3.16F变化时，则从-45°至-180o变化，此时：

当C=11.4nF时，则φ=-45°,输出电压当C=3.16F时，则φ=-180°，输出电压当6.26nF<=C<=249μF时，则与输入电压与输入电压同相位 相反。 在与-45°与-180o之间取值。 实验中，由式计算电容C的值，其中电阻R=2000Ω，频率为2.88KHZ，计算如下： 当角度为-450，C1=11.4nF。 当角度为-90°，C2=27.6nF。 当角度为-120°，C3=47.8nF。 当角度为-150°，C4=103.1nF。 当角度为-180°，C5=3.16F。 当角度在-45°-90°时，C=11.4nF-27.6nF。 当角度在-90°-120°时,C=27.6nF-47.8nF。 当角度在-120°-150°时，C=47.8nF-103.1nF。 当角度在-150°-180°时，C=103.1nF-3.16F。可调电容的值ΔC1=16.1nF ΔC2=20.2nF,ΔC3=55.2nF,ΔC4=3315896.9nF. 精心整理

第3章原理电路设计

3.1低端电路图设计（-45°-90°）