移相器和相敏检波器实验数据

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”。

实验二移相器相敏检波器实验、实验目的：了解移相器、相敏检波器的工作原理。

、基本原理：1、移相器工作原理：图中，IC1、R|、R2、R3、C1构成一阶移相器(超前)，在R2=R1的条件下，其幅频特性和相频特性分别表示为：K Fi(j 3 )=Vi/V 仁-(1-j 3 F3C i)/(1+j 3 F3C1)K F1(3 )=1-1① F1(3 )=- JI -2tg 3 R3Cl其中：3 =2J f,f为输入信号频率。

同理由IC2,R4,R5,R W,C3构成另一个一阶移相器(滞后)，在R S=F4条件下的特性为：K F2(j 3 )=Vo/V 仁-(1-j 3 RwC"(1+j 3 RwC)K F2( 3 )=1-1① F2( 3 )=- J -2tg 3 RwC由此可见，根据幅频特性公式，移相前后的信号幅值相等。

根据相频特性公式，相移角度的大小和信号频率f及电路中阻容元件的数值有关。

显然，当移相电位器R W=0上式中①F2=0 ,因此①F1决定了图7—1所示的二阶移相器的初始移相角：1即① F=Q F1=- J -2tg 2 J fR3C1若调整移相电位器R W则相应的移相范围为：△①F=Q F1-①F2=-2tg -12 J fR3C1+2tg-12 J f A R W(3 已知F3=10K Q ,8=6800p, △ Rw=10k Q ,C3=0.022卩F,如果输入信号频率f 一旦确定，即可计算出图2—1所示二阶移相器的初始移相角和移相范围。

AC2、相敏检波器工作原理:图2 — 2为相敏检波器(开关式)原理图与调理电路中的相敏检波器面板图。

图中， 为交流参考电压输入端， DC 为直流参考电压输入端，Vi 端为检波信号输入端， Vo 端为检波输出端。

原理图中各元器件的作用： C1交流耦合电容并隔离直流； A1反相过零比较器，将参考 电压正弦波转换成矩形波(开关波+14V 〜-14V ) ; D1二极管箝位得到合适的开关波形V7<0V (0〜-14V ),为电子开关 Q1提供合适的工作点；Q1是结型场效应管，工作在开或关 的状态；A2工作在反相器或跟随器状态；R6限流电阻起保护集成块作用。

三、实验数据记录与处理1、实验部分四相敏检波器实验（1）根据图4A进行连线：观察输入与输出波的相位和幅值关系：发现输入和输出的波形同相并且幅值相等。

改变参考电压的极性（除去直流恒压源+2V输出端与相敏检波器参考输入端DC的连线，把直流恒压源的-2V输出接至相敏检波器的参考输入端DC），观察输入和输出波形的相位和幅值关系：发现输入和输出的波形反相，并且幅值相等。

结论：当参考电压为正时，输入和输出同相；当参考电压为负时，输入和输出反相。

此电路的放大倍数为1。

（2）根据图4B重新接线，在电路中加入低通滤波器观察Vi与Vo的波形如下：可以看出，Vi与Vo同相且幅值相等。

调整音频振荡器的输出幅度Vi p-p,同时记录万用表的读数Vo：Vi p-p/V Vo/mV1.02 23.01.22 28.71.42 33.11.62 38.31.82 44.52.02 49.02.22 54.62.42 59.52.62 64.52.82 70.23.02 75.4作出Vo-Vi p-p曲线如下：可以看出，Vo与Vi p-p呈线性关系，即当音频振荡器的输出幅度变大时，万用表的示数随之线性增加。

图像曲线的斜率大约为26.2（mV/V）。

（3）根据图4C重新接线，在电路中加入移相器开启恒压源，转动移相器上的移相电位器，观察示波器上显示的波形及万用表上的读数，使得输出最大。

经过调整移相电位器，发现万用表示数最大值为-0.568V，极性为负。

此时波形图如下所示：发现加入移相器后，Vo的幅值会随移相电位器的调整而发生改变。

且Vo在示波器上的图像不再是完全的正弦波，其顶端变尖，类似于三角波。

移相电位器调整时，Vo 图像会随之倾斜。

当输出最大时，图像的顶端正好处于中间位置（通过图像也发现确实只有当相敏检波器的Vo的波形顶端处于正中时，才能使Vo的幅值最大，即输出最大）。

调整音频振荡器的输出幅度，同时记录万用表的示数，数据如下所示：Vi p-p/V Vo/V1 -0.1671.96 -0.3493 -0.5373.96 -0.7174.92 -0.8965.96 -1.0946.96 -1.2878 -1.4798.96 -1.64610 -1.83411 -2.04012 -2.18813 -2.379作出Vo-Vi p-p曲线图如下所示：发现万用表的读数Vo与Vi呈线性关系，当音频振荡器的输出Vi变大时，Vo随之线性减小。

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。

中国石油大学 传感器 实验报告 成 绩：班级： 姓名： 同组者： 教师：移相器与相敏检波器实验【实验目的】1. 理解移相器和相敏检波器的工作原理。

2. 学习传感器实验仪和交流毫伏表的使用。

3. 学习用双踪示波器测量相移的方法。

【实验原理】1. 移相器的工作原理移相器是由电阻、电抗元件、非线性元件和有源器件等构成的一种电路，当正弦信号经过移相器时其相位会发生改变。

理想的移相器在调整电路参数时，可使通过信号的相位在︒︒360~0之间连续变化，而不改变信号的幅度，即信号可不失真地通过，只是相位发生了变化，图6-1为移相器的工作原理，其中相角ϕ为经过移相器所获得的。

2. 相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种根据信号的相位来提取有用信号的处理电路，在外部同频控制信号作用下，用控制信号来截取输入信号，相敏检波器输出的直流分量为反映输入信号与控制信号相位差的直流电压，经低通滤波器LPF 滤除高频分量后得到直流输出信号E ；相敏检波器的组成框图见图6-2。

设控制信号表达式为： ⎪⎩⎪⎨⎧<<≤≤=Tt T T t u 20201' 设输入信号为：)sin(ϕω+=t U u ，输入信号与控制信号在时域中的关系见图6-3。

用控制信号截取输入信号后得到：'0u u u ⋅=，对0u 积分并在一个周期内取平均得： 2/02/02/0)][cos()()sin()sin(1T T T t TUt d t TUdt t U T E ϕωωϕωϕωωϕω+-=++=+=⎰⎰ ϕπϕϕπϕππϕϕππcos ]cos sin sin cos [cos 2]cos )[cos(2U U U =---=-+-= （6-1） 由式（6-1）可以看出，相敏检波器经低通滤波器输出一个反映输入信号相位差的直流电压，当0=ϕ时，即输入信号与控制信号同相时πUE =，当︒=90ϕ，即输入信号与控制信号正交时，0=E 。

移相器实验报告lq摘要：移相器是一种非常重要的电路组件，被广泛应用于各种领域。

本实验利用集成电路LM566，设计并制作了一种可自由调节频率的移相器电路，并对其进行了实验验证。

实验结果表明，所设计的移相器具有较高的准确性和可靠性，频率可调范围较大，具有一定的推广价值。

关键词：移相器；LM566；频率；实验验证一、实验目的1、了解和掌握移相器的基本原理及工作特性；2、利用集成电路LM566设计移相器电路；3、通过实验验证设计的移相器电路的性能，检验所制作的移相器电路是否符合设计要求。

二、实验原理移相器是一种可以使电压波形在时间上发生位移的电路组件。

它具有多种特性，如频率可调、相位差可调、相位变换、相位保持等。

在信号处理、调制、解调、振荡以及滤波等电路系统中，移相器被广泛应用。

常见的移相器电路有RC相移器、LC相移器以及集成电路移相器。

其中，集成电路移相器具有电路简单、相位准确、相位变化范围大等优点，被广泛运用。

本实验采用的是集成电路LM566来设计移相器电路，该芯片具有三角波振荡器、相位比较器以及跟随器等功能。

本实验的设计思路是利用LM566产生三角波信号，通过相位比较器将输入信号与三角波信号进行比较，产生相位差，最后再通过跟随器进行输出。

实验原理图如下所示：其中，LM566的钳制电压可以任意调整，从而实现了输出信号频率可调的目的。

需要注意的是，当调整频率较高时，应适当增加对应数值的电容值，以保证移相器的稳定性。

三、实验步骤1、将电路连接好，电源电压为12V。

接下来依次调整和观察以下几个参数：（1）调整 R1 电阻值，观察输出波形频率的变化；四、实验结果及分析1、输出波形概述根据调整的参数，本实验得到了移相器输出的三角波及正弦波形，如下图所示：其中，图（a）为移相器输出的三角波形，可以看出波形经过了60°相位变化，频率为1kHz；图（b）为移相器输出的正弦波形，可以看出波形相位经过了60°的变化。

实验名称：移相器和相敏检波器实验作者：头铁的小甘实验目的：了解运算放大器构成的移相器和相敏检波器实验实验仪器：音频振荡器、移相器、相敏检波器、直流稳压电源、低通滤波器、V/F表、示波器实验原理：移相器电路结构如下图所示传递函数Ko(jw)=VoV1=−1−jwR2C21+jwR2C2∗1−jwR W C11+jwR W C1振幅Ko(w)=1幅度ɸo(jw)=ɸ1+ɸ2=−π−2tg−1wR w C1−2tg−1wR2C2因此，当输入信号经过移相器，输出信号振幅并没有发生该改变，但是相位发生移动，移动的相位与ω、R2、C1、R w、C2有关，这要保持其他参数不变，单独改变R w就可以对输入信号进行移相位操作。

相敏检波器电路结构图如下图所示它主要包括运算放大器和门控电路组成。

而且门控电路有直流和交流两个输入端4和2，当再2端输入一个正弦波，当参考输入为正半周是，运算比较器ΙΙ将会输出低电平，因此场效应管栅极为低电平，场效应管导通，运算放大器Ι输出电压Vo=Vi当参考输入为负半周时，场效应管截止，运算放大输出I输出电压Vo=-Vi在交流应变电桥中，当传感器的应变极性相反时，输出的交流电压相位改变180°，如果相敏检波器参考输入没有发生改变，那么输出的全波整流信号也会反相，通过输出波形极性就可以判断应变的极性。

实验内容：1移相器实验：将音频信号发生器的0°或者180°输出接到移相器的输入端将示波器的CH1接到移相器的输入端，CH2接到输出端，调节移相器的Rw电阻，观察波形相位和幅值的变化改变音频信号的频率，分别在f=1、3、5、7、9KHz时移相范围。

2.相敏检波器实验将音频振荡器输出信号0°或180°输入到相敏检波器的输入端1，将稳压电源接入到参考输入端4，示波器的两个通道分别接到相敏检波器的输入端1，和输出端3，观察输入和输出的幅值和相位关系，改变参考电压的极性，观察波形的变化在前面的基础上，将音频信号也送入移相器的输入端，把直流参考输入改为交流参考输入，移相器的输出端接到交流参考输入端2，同时相敏检波器的输出端连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端连接到V/F表，观察输出电压，示波器的一个通道接到相敏检波器的输入端1，另一个通道接到相敏检波器的输出端3，并通过改变移相器的Rw电阻，使得输出端3的波形为全波整流波形，此时V/F表显示最大低通输出电压，然后测出1，5，6，3的波形并记录将相敏检波器的输入信号反相，重复前面操作，画出各端口的波形保持音频信号输出频率不变，同样在调相敏检波器的输出端为全波整流，此时用示波器和电压表测出低通输出和输入端1的VPP值的关系，VPP通过音频信号调节为0.5、1、2、4、8、16、20V时的直流电压，然后将相敏检波器的输入信号反相，重复上述操作。

一、移相器与相敏检波器实验【实验目的】1. 理解移相器和相敏检波器的工作原理。

2. 学习传感器实验仪和交流毫伏表的使用。

3. 学习用双踪示波器测量相移的方法。

【实验原理】1. 移相器的工作原理移相器是由电阻、电抗元件、非线性元件和有源器件等构成的一种电路，当正弦信号经过移相器时其相位会发生改变。

理想的移相器在调整电路参数时，可使通过信号的相位在︒︒360~0之间连续变化，而不改变信号的幅度，即信号可不失真地通过，只是相位发生了变化，图1为移相器的工作原理，其中相角ϕ为经过移相器所获得的。

2. 相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种根据信号的相位来提取有用信号的处理电路，在外部同频控制信号作用下，用控制信号来截取输入信号，相敏检波器输出的直流分量为反映输入信号与控制信号相位差的直流电压，经低通滤波器LPF 滤除高频分量后得 到直流输出信号E ；相敏检波器的组成框图见图2。

设控制信号表达式为： ⎪⎩⎪⎨⎧<<≤≤=Tt T T t u 20201' 设输入信号为：)sin(ϕω+=t U u ，输入信号与控制信号在时域中的关系见图3。

用控制信号截取输入信号后得到：'0u u u ⋅=，对0u 积分并在一个周期内取平均得： 2/02/02/0)][cos()()sin()sin(1T T T t T Ut d t T U dt t U T E ϕωωϕωϕωωϕω+-=++=+=⎰⎰ϕπϕϕπϕππϕϕππcos ]cos sin sin cos [cos 2]cos )[cos(2U U U =---=-+-=①由式①可以看出，相敏检波器经低通滤波器输出一个反映输入信号相位差的直流电压，当0=ϕ时，即输入信号与控制信号同相时πUE =，当︒=90ϕ，即输入信号与控制信号正交时，0=E 。

利用相敏检波器可以消除信号中干扰噪声的影响。

设输入信号中包含有噪声信号n u 和有用信号s u ，即：n s u u u +=，则：n c s c c u u u u u u u +=⋅=0，对0u 积分并在一个周期内取平均得：dt t U u T dt t U u T E Tn n c T s s c ⎰⎰+++=00)sin(1)sin(1ϕωϕω)]cos()cos([1c n n c s s U U ϕϕϕϕπ-+-=通过移相器调节控制信号c u 的相位，使噪声信号与控制信号相差90°相角，此时：90=-c n ϕϕ，则：)cos(c s sU E ϕϕπ-=，即相敏检波器的输出仅含有有用信号s u 分量，噪声信号被剔除。