RC移相电路实验报告

本科学生综合性、设计性
实验报告
项目组长学号
成员
专业电气工程与自动化班级班
实验项目名称移相器的设计与测试
指导教师及职称
开课学期至学年一学期
上课时间年11 月23 日
一、实验设计方案
实验名称：移相器的设计与测试实验时间：2009.11.23
小组合作：是○否○小组成员：
1、实验目的：（1）学习设计移相器电路的方法。

（2）掌握移相器电路的测试方法。

（3）通过设计、搭接、安装及调式移相器，培养工程实践能力。

2、实验场地及仪器、设备和材料：交流电源，电阻2个，滑动电容2个，滤波器，开关，导线。

3、实验思路（实验内容、数据处理方法及实验步骤等）
1）．实验内容：设计一个RC电路移相器，该移相器输入正弦信号源电压有效值U1 =1V，频率为2kHz，由函数信号发生器提供。

要求输出电压有效值U2 = 1V，输出电压相对于输入电压的相移在45°至180°范围内连续可调。

2）. 试验步骤：a. 设计出试验线路图。

b. 计算出所需参数。

c. 验证和测试线路图。

指导老师对实验设计方案的意见
指导老师签名：年月日
二、实验结果与分析
1、实验目的、场地及仪器、设备和材料、实验思路等见实验设计方案
2、实验现象、数据及结果。

当C=16.489nf时
当C为无穷大时
3、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论
4、结论: 通过对滑动电容的调节，使输出电压相对于输入电压相移在
45°—180°连续可调，从而达到试验要求。

评分无源可变相移网络××[学号]××大学××学院实验原理本次试验电路设计如图1所示：Vp-p.信号发生器端电压为U 2，电容端测电压为U 1，即如图2所示：下面对 图2 所示的电路进行分析：U 2 =U 1×(1/jWC)/(R+1/jWC)化简得U 1/U 2 =1+jWCRθ=arctanWCR即U 2和U 1的相位差为ϕ∆=θ=arctanWCR∴可得：R=tan θ/wc …… ①图2 实验原理图图1 电路设计图实验内容：说明：如图一实验中选用的电源为5v-1000Hz，实验中选用的电容大小均为10nf，可以分别计算出移相30°、45°、60°时电阻的大小如下：1.移相30°由①式即R=tan /wc=tan30°/（2π×1000×1E-8）≈9.18KΩ。

闭合开关SW1，打开SW2、SW3，使用Tina 仿真将电容两端接至示波器的两端。

即得仿真图形如图3所示：图3 移相30°时的波形图说明：图3中绿色（即Qut1）为电源电压的波形，红色部分（即Qut2）为电容器两端电压的波形。

2.移相45°同理由①式即R=tan /wc=tan45°/（2π×1000×1E-6）≈15.9kΩ。

闭合开关SW2，打开SW1、SW3使用Tina 仿真将电容两端接至示波器的两端。

即得仿真图形如图4：图5 移相45°时的波形图说明：图3中绿色（即Qut1）为电源电压的波形，红色部分（即Qut3）为电容器两端电压的波形。

3.移相60°同理由①式即R=tan /wc=tan60°/（2π×1000×1E-8）≈27.57kΩ。

闭合开关SW3，打开SW1、SW2使用Tina 仿真将电容两端接至示波器的两端。

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电路实验报告实验名称：RC电路实验实验目的：1. 理解并掌握RC电路的基本工作原理；2. 掌握RC电路的时间常数的计算方法；3. 通过实验研究RC电路的充放电过程，并绘制相应的充放电曲线图。

实验器材：1. 直流电源2. 电阻箱3. 电容器4. 电流表5. 万用表6. 示波器7. 连接线实验原理：RC电路由电阻（R）和电容（C）串联构成，当外加电压突变时，电容器释放或吸收电荷，导致电流发生变化，而电路中的电阻会阻碍电流的变化。

当电容器充电或放电过程中的电流变化率与电阻和电容的值有关。

实验步骤：1. 搭建RC电路，将电阻R和电容C串联连接，其中电压源接在电阻R的一端，另一端接地；2. 设置电流表测量电流值，将电流表连接在电阻R上；3. 设置示波器，将示波器与电容C并联连接，以测量电容器的电压；4. 调整示波器的扫描频率和时间基准，使得能够观察到电容充放电的曲线；5. 将电流表和示波器的测量结果记录下来；6. 改变电路中的电阻或电容的数值，重复步骤3-5，记录测量结果。

实验结果：1. 当RC电路中的电容充电时，电流的变化与电压曲线的变化是由指数函数决定的，即I(t) = I0 * e^(-t/RC)；2. 当RC电路中的电容放电时，电流的变化与电压曲线的变化也是由指数函数决定的，即I(t) = I0 * e^(-t/RC)。

实验讨论：通过实验测量得到的充电和放电曲线图，可以观察到电容器充放电过程的指数衰减特性，与理论公式相符合。

实验结果中还可以观察到RC电路的时间常数（τ = RC），时间常数越大，电容器充放电过程的衰减速度越慢；时间常数越小，电容器充放电过程的衰减速度越快。

实验结论：通过本次实验，我们成功地搭建了RC电路并观察到了电容器的充放电过程。

实验结果与理论公式相符，验证了RC电路的基本工作原理。

掌握了RC电路的时间常数的计算方法，以及能够绘制充放电曲线图。

这对于更深入理解RC电路的工作原理和应用具有重要意义。

rc电路实验报告
本文是对RC电路实验的一个报告，主要介绍实验的目的、实验装置、实验步骤、实验结果以及实验结论。

一、实验目的
本次实验主要是为了深入了解RC电路的特性和性能，加深对电子学原理的理解，同时也加深对实验操作和技巧的熟悉，以便更好地应对未来的电子学研究。

二、实验装置
本次实验所需的装置包括：函数发生器，双踪示波器，电阻、电容等实验器材。

三、实验步骤
1、接线：将电阻、电容连接到电路中，并用示波器检测电路的波形。

2、测量电路参数：通过测量电路中的电阻、电容值，计算出
电路的总阻抗和相位差。

3、测量电路响应：在给定频率下，改变输入电压的幅度，记
录输出电压的幅度和相位，从而得出电路的幅频特性和相频特性。

4、实验数据处理：将测量得到的实验数据进行处理，绘制出
电路的幅频特性和相频特性曲线，并分析曲线的特征和规律。

四、实验结果
根据实验测量数据，我们绘制出了RC电路的幅频特性和相频
特性曲线。

从曲线上可以看出，当输入频率等于电路的截止频率时，电路的输出幅度会出现明显的下降。

此外，当输入频率远远
小于或远远大于电路的截止频率时，电路的输出幅度保持不变，
但相位差会发生明显的变化。

五、实验结论
通过本次实验，我们深入了解了RC电路的特性和性能，加深
了对电子学原理的理解，同时也加深了对实验操作和技巧的熟悉。

我们发现，在RC电路中，电容和电阻的作用是共同控制电路的频率响应特性，通过在给定频率下改变输入电压的幅度，我们可以
得出电路的幅频特性和相频特性曲线，从而得出RC电路的特征和规律。

rc电路研究实验报告RC电路研究实验报告引言：RC电路是电子学中的基础电路之一，由电阻（R）和电容（C）组成。

在实验中，我们将研究RC电路的特性和行为。

本实验旨在通过测量电压和电流的变化，了解RC电路的充放电过程以及电容器的充放电时间常数。

一、实验准备在开始实验之前，我们需要准备以下实验器材和材料：1. 电源2. 电阻箱3. 电容器4. 万用表5. 示波器6. 连接线7. 开关二、实验步骤1. 将电源连接到电路板上的正负极，并将电阻箱和电容器连接到电路中。

2. 使用万用表测量电阻箱的电阻值，并记录下来。

3. 打开电源，调节电阻箱的电阻值，观察电路中电流和电压的变化。

4. 使用示波器观察电容器的充放电过程，并记录下波形。

5. 改变电阻箱的电阻值，重复步骤3和步骤4，观察并记录不同电阻值下电路的行为。

三、实验结果与分析在实验中，我们观察到当电阻值较大时，电容器的充电过程较慢，电流变化较小，而当电阻值较小时，电容器的充电过程较快，电流变化较大。

这是因为电阻值越大，电路中的电流越小，从而导致电容器充电的速度减慢。

我们还发现，电容器的充放电过程可以通过波形图来观察。

当电容器充电时，波形图呈现出逐渐上升的曲线，而当电容器放电时，波形图呈现出逐渐下降的曲线。

这是因为在充电过程中，电容器的电压逐渐增加，而在放电过程中，电容器的电压逐渐减小。

根据实验数据，我们还可以计算出电容器的充放电时间常数。

时间常数（τ）是指电容器充放电过程中，电压或电流达到其初始值的63.2%所需的时间。

通过测量充放电过程中电压或电流的变化，我们可以计算出时间常数。

实验结果显示，电容器的时间常数与电阻值成反比，即电阻值越大，时间常数越大。

四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了RC电路的特性和行为。

我们发现电阻值对电路的充放电过程和电容器的时间常数有重要影响。

电阻值越大，电容器充电速度越慢，时间常数越大。

在实验中，我们还学会了使用示波器观察电容器的充放电过程，并通过波形图来分析电路行为。

实验五 电阻、电容移相电路一、实验目的1.了解电阻、电容串联电路的移相作用；2.学会使用双踪示波器、交流毫伏表和低频信号发生器。

二、实验原理R-C 串联电路如图5-1所示，电路的相量图如图5-2所示。

. O U C 图5-1 R-C 移相电路在R-C 串联电路中，若输入电压是正弦波，则电路中各处的电压、电流都是正弦波。

从相量图可以看出，输出电压相位引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A 点的轨迹是一个半圆。

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。

因此，不论以R 端或C 端作输出，其输出电压较输入电压都具有移相作用，这种作用效果称阻容移相。

阻容移相环节，在电子技术应用中广泛采用，如移相电路、耦合电路、微分电路、积分电路等等。

三、实验内容与要求本实验中，由低频信号发生器提供幅值为2V、频率可调的正弦波信号，输入、输出电压的波形及其移相角可用双踪示波器观察，各处电压的有效值可用交流毫伏表测量。

要求根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计：1.学会用示波器测量交流信号幅值的方法。

2.设计一个由低频信号发生器提供电源信号的RC 串联电路，以电阻两端电压作为输出电压。

保持电源频率(f=1kHz)和电容值不变，改变电阻值，用双踪示波器同时观察输入、输出电压的波形及其移相角随电阻值变化而改变的现象，并设计一个记录电阻值变化时各部分电压测量结果的实验数据表格。

测量4～5次。

(注意每次改变R 值之后，必须调节信号发生器，使输入电压大小保持不变)。

3.设计一个由低频信号发生器提供电源信号的RC 串联电路，以电容两端电压作为输出电压。

保持电源频率(f=1kHz)和电阻值不变，改变电容值，用双踪示波器同时观察输入、输出电压的波形及其移相角随电容值变化而改变的现象，并设计一个记录电容值变化时各部分电压测量结果的实验数据表格。

R C 移 相 电 路１[实验目的]1.用电阻、电容组成移相电路，要求输出电压U 0的相位较输入电压U 1的相位落后π/4。

2.组成一个移相电路，要求输入、输出电压间的相位差Δφ在0～180°间可调。

[实验原理]1.移相电路（1）Δφ=-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Uo 与输入电压U i 间的相位差。

Δφ=-arctg （U R /U C ）=-arctg(R/Z C )=-arctg(ωCR) （1）式中U 代表正弦波电压u 的有效值。

（2）Δφ在0至180°之间可调的移相电路，电路如图2（a ），图中R 1=R 2，R 可 调节。

在AB 间输入电压u i ，在OD 间输出电压u 0。

图2（b ）给出各电压之间的相量关系。

图2 （a ） 图（b ）[实验仪器]Multisim7绿色汉化版正弦波信号源、双踪示波器、滑动变阻器一个、电阻箱三个、电容二个图1R C 移 相 电 路２[实验内容、数据记录及处理]1.用电阻、电容组成移相电路，要求输出电压U 0的相位较输入电压U 1的相位落后π/4。

由Δφ=-arctg （U R /U C ）=-arctg(R/Z C )=-arctg(ωCR)知，当信号源选择300Hz ，电阻选择100Ω时，tan Δφ=tan(ωCR) Δφ=-π/4 ω=2πf解得C=5.3μF元件选择：信号发生器：f=300Hz,电阻R=100Ω,电容C=5.3μF.【数据记录处理】原理：利用光标法对两个图像进行相位差的选定与计算，比较分析计算值与理论值。

数据记录：图3.仿真电路图 图4.示波器跟踪测量图R C 移 相 电 路３计算ΔT 的平均值：= （0.8386+0.8386+0.8176+0.8176+0.8352）=0.82952ms由f=300Hz 可以得到周期T= =3.333ms利用ΔT/T 可以得到ΔT/T=0.249结论：通过电路连接不难的出输出电压U 0的相位较输入电压U 1的相位落后π/42.组成一个移相电路，要求输入、输出电压间的相位差Δφ在0～180°间可调。

实验十一 RC 移相电路与补偿分压电路一、实验目的1． 了解由RC 组成的移相电路和补偿分压电路的工作原理。

2． 掌握RC 移相电路和补偿分压电路的设计和调试方法。

二、实验内容1． 用示波器观察RC 移相电路输入信号相位与输出信号相位关系的李沙育图形，测量移相相位差。

2． 用示波器观察补偿分压电路处于最佳补偿、过补偿和欠补偿状态的波形。

三、实验仪器1． 信号与系统实验箱 一台 2． 信号系统实验平台3． RC 移相电路与补偿分压电路模块（DYT3000-66） 一块 4． 20MHz 双踪示波器 一台 5． 连接线若干四、实验原理1. RC 移相电路的工作原理和设计方法① 工作原理图11-1为RC 电路，图11-2为向量模型图。

由图11-2可得21111Rj RC j c R j cU UU ωωω∙∙∙=⨯=⨯++21()12j RC arctg RC j RC U Uωπωω∙∙==-+ （式11-1）其模01U U =（式11-2）相位差为2arctg RC πϕω=- （式11-3）由式11-1可知，U 2与U 1的相位差ϕ为正值，即输出电压超前输入电压。

当ω固定时，若R 从0变到∞，则相位差ϕ从90o 变到0o 。

② 设计方法根据设计要求，先选定电容值，再根据式11-3算出电阻值。

如要求设计一个移相30o ，工作频率为1KHz 的RC 移相电路，则根据式11-3得60o tg R cω=（式11-4）取C ＝0.047uF ，代入10-4，得3660 5.872100.04710otg R K π-=Ω⨯⨯⨯U 1图11-11图11-2图11-3 U 2相对于U 1超前的相位角③ 调试方法在电路的输入端输入一正弦信号，用示波器的CH1观察U 1，用示波器的CH2观察U 2，这时U 2相对于U 1超前的相位角为ϕ。

如图11-3所示。

2AB ACπϕ⋅=若这时ϕ不满足设计要求，可把电阻换为一个电位计和一个固定电阻串联，调节电位计R W 的大小，可达到设计要求。