第第頁姓名班級學號實驗日期2014.5.12節次9~10教師簽字成績實驗名稱等幅度移相輸出電路的研究與應用實驗目的熟悉與掌握移相電路的工作原理以及其參數對它工作的影響。利用移相電路結合運算放大器實現對正弦波或三角波的特定角度相變以及特定倍數放大的功能。總體設計方案或技術路線（1）利用如圖所示的由電感和電阻組成的電路可以使輸入的正弦波或三角波的相位發生一定的變化，一般可以實現0~180度的相角變化，但是普通的含電容或者電感的電路對輸出電壓的相位都有影響，但是如何實現等幅度移相輸出則是本實驗的重點。所以本實驗先由R1和R2、L1和L2是否相等來分析他們對輸出電壓幅度的影響。如果L1=L2=L，R1=R2=R，輸入電壓為Ui，輸出電壓為Uo（如圖所示），那么有Uo+UL=UR，然而UL=Ui（jwL/(jwL+R)）,UR=Ui（R/(jwL+R)）。則得出：U0/Ui=（R-jwL）/(jwL+R)。即可以達到無損輸出（輸出電壓幅度等于輸入電壓幅度）特殊的，當R/L=w=2*pi*f時，可以得到90度無損輸出的波形，本實驗采用的R在629歐姆左右，L在0.1H左右，選用1000HZ頻率的正弦電壓源。研究清楚了移相電路的工作原理和參數特征，就要利用它來實現價值，利用正相比例運算電路（如圖所示）可以輸出特定的幅度，而利用等幅度移相輸出電路可以等幅度改變輸入波的相位，因此可以結合二者制作出，可以將輸入波進行特定幅度放大（或縮小）和特定角度相變的輸出的功能。實驗電路圖實驗（1）、研究電路參數對移相電路輸出幅值的影響的電路圖實驗（2）、實現對輸入正弦波進行特定角度相變以及特定倍數放大的電路圖儀器設備名稱、型號函數信號發生器雙蹤示波器Ua741芯片十進制電阻箱十進制電感箱直流穩壓源數字萬用表理論分析或仿真分析結果實驗（1）、研究電路參數對移相電路輸出幅值的影響的仿真結果(1)電阻是否相等對幅值輸出的影響：R1=628R2=100:R1=628R2=628:R1=628R2=5000:電感是否相等對幅值輸出的影響：L1=0.1L2=0.005:L1=0.1L2=0.1:L1=0.1L2=1:實驗（2）、實現對輸入正弦波進行特定角度相變以及特定倍數放大的仿真結果幅值2倍相移<90度：（變相電阻大于628）幅值3倍相移90度：（變相電阻等于628）幅值2倍相移>90度：（變相電阻小于628）幅值2.5倍相移180度：（變相電阻趨近于零）6.詳細實驗步驟及實驗結果數據記錄（包括各儀器、儀表量程及內阻的記錄）實驗（1）、研究電路參數對移相電路輸出幅值的影響電阻是否相等對幅值輸出的影響：用示波器測量輸入電壓和輸出電壓并填入下表：R1（歐姆）628628628R2（歐姆）1006285000Ui（伏特）9.639.849.12Uo（伏特）7.569.067.03用示波器接輸出端觀察相位的變化并總結隨著電阻的變化相位變化有何規律：答：只有在R1、R2兩個電阻相等的時候，輸出電壓的幅度才和輸入電壓幅度大致相等，而仿真的結果是完全相等，實驗中由于電感不是理想的，帶有一定的電阻，有微小的影響，使輸出電壓幅度略小于輸入電壓幅度，并且相位移動有所偏差。電阻R2為100歐姆時相移大于90度，等于628歐姆時相移大致等于90度，為5000歐姆時相移小于九十度。電感是否相等對幅值輸出的影響：用示波器測量輸入電壓和輸出電壓并填入下表：L1（亨利）0.10.10.1L2（亨利）0.0050.11Ui（伏特）9.729.849.26Uo（伏特）6.539.067.18用示波器接輸出端觀察相位的變化并總結隨著電阻的變化相位變化有何規律：答：只有在L1、L2兩個電感相等的時候，輸出電壓的幅度才和輸入電壓幅度大致相等，而仿真的結果是完全相等，實驗中由于電感不是理想的，帶有一定的電阻，有微小的影響，使輸出電壓幅度略小于輸入電壓幅度，并且相位移動有所偏差。電感L2為0.005H時相移小于90度，等于0.1H時相移大致等于90度，為1H時相移大于九十度。實驗（2）、實現對輸入正弦波進行特定角度相變以及特定倍數放大①改變放大電阻使幅度放大兩倍，并同時改變兩個變相電阻使相位變化延后45度，記錄波形和此時的放大電阻和兩個變相電阻的阻值：R1=1500歐姆R2=1500歐姆R3=10k歐姆②改變放大電阻使幅度放大兩倍，并同時改變兩個變相電阻使相位變化延后45度，記錄波形和此時的放大電阻和兩個變相電阻的阻值：R1=590歐姆R2=590歐姆R3=20k歐姆電壓放大倍數過大，而工作點選取不合理，導致電壓幅度放大3倍時發生頂部失真。③改變放大電阻使幅度放大兩倍，并同時改變兩個變相電阻使相位變化延后45度，記錄波形和此時的放大電阻和兩個變相電阻的阻值：R1=320歐姆R2=320歐姆R3=10k歐姆④改變放大電阻使幅度放大兩倍，并同時改變兩個變相電阻使相位變化延后45度，記錄波形和此時的放大電阻和兩個變相電阻的阻值：R1=0R2=0R3=2.5k歐姆電壓放大倍數過大，而工作點選取不合理，導致電壓幅度放大2.5倍時發生頂部失真。實驗結論本實驗通過對移相電路的具體參數分析，熟悉并掌握了移相電路的工作原理與參數設置。探究了R1與R2在取不同值是對輸出電壓幅度的影響。驗證了移相電路在R1=R2且L1=L2時等幅度輸出的功能。實現了較低放大倍數下特定角度相變以及特定倍數放大的功能，并得到移相放大后的波形圖像。實驗中出現的問題及解決對策實驗設計時沒有考慮到電感箱的電感對應有一定的阻值，造成實際操作時得到的圖像相位移動不準確以及幅度輸出略有偏差的問題，本想增大R1和R2的設定阻值，以削弱電感阻值對整體的影響，但是效果不是很明顯，就保留了原來的實驗方案。實驗設計時，設計了放大2.5倍和3倍幅度的方案，但是在實際電路操作中，發生了頂部失真，這是由于工作點沒有選取適當的原因，有可能是在設置函數信號發生器的時候沒有將直流偏量置零的緣故。本次實驗的收獲和體會、對電路實驗室的意見或建議這次自主設計實驗首先讓我明白了，動手操作的必要性，本以為仿真的東西就足夠了，但是實驗看來，仿真畢竟是很理想的狀態下的實驗結果，然而做實驗時必須考慮到非理想狀態