在与0º与-180º之间取值。
实验中,由式
计算电阻R的值,其中电容C为0.01,
=1V,频率为50KHz。
可计算R,有:
-10
-45
-90
-135
-170
R/
175.0
828.4
2000
4828.4
22860.1
5.1.4ORCAD仿真
仿真电路图
图7OrCAD仿真图
其中一组数据仿真结果
图8R为某一值的图
当电阻R特别大时
图9R值特别大时的仿真图
5.2衰减器
5.2.1实验原理
衰减器:
是在指定的频率范围内,一种用以引入一预定衰减的电路,一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。
仅适用于50欧阻抗衰减电路。
衰减器广泛地应用于电子设备中,它的主要用途是:
1.调整电路中信号的大小;
2.改善阻抗匹配。
通常,衰减器接于信号源和负载之间,衰减器是由电阻元件组成的二端口网络,它的特性阻抗、衰减量都是与频率无关的常数,相移等于零。
实际应用中,有固定衰减器和可变衰减两大类。
常用的固定衰减器有T型、P型、桥T型(以上为对称型)和倒L型(不对称型)等几种结构,其电路形式和计算公式如后。
式中,Rc为二端口网络的特性阻抗(对称时),即输入输出阻抗,Rc1和Rc2两侧特性阻抗,分别为非对称衰减器的输入输出阻抗;
N=10^(A/20),为输入电压与输出电压之比,A为衰减的分贝数。
5.2.2可变衰减器
可变衰减器,一般是指特性阻抗值恒定的,而它的衰减值是可变的衰减器,由桥T型衰减器构成比较方便。
这种电路的优点是,电路中只有两个可变化部分,而且Rc为固定电阻,可以避免因旋钮换档时,由于旋钮触点接触不良而引起电路中断现象。
电路如图3所示,其中
本次试验为600,已知信号发生器输出内阻为50
5.2.3理论值计算
1.10dB挡
2.20dB挡
3.30dB挡
所以我们有如下表:
衰减量/dB
10
20
30
R1/
1297.2
5400.0
18973.8
R2/
277.5
66.7
19.6
理论Vpp(仿真)
1.671V
623mV
193.4mV
5.2.4OrCAD仿真
仿真电路
图10仿真电路
仿真结果(其中一个)
图11仿真结果
由仿真可得理论衰减后的电压峰峰值,具体结果见上面表格
6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录)
6.1移相器
1.按照学过的知识进行示波器的自检,并将示波器参数设置如下:
1)耦合:
设置为直流耦合方式。
2)带宽限制:
设为打开状态。
3)探头:
设置为1。
4)档位调节为粗调,反相关闭。
注意CH1CH2设置均为上面要求。
2.信号发生器的设置
1)信号发生器内阻:
50
2)将信号发生器A路频率调整为50KHz,波形选择正弦波,Vpp(峰峰值)设置为1V
如下表
信号发生器
频率
波形
峰峰值
内阻
参数
50KHz
正弦波
1V
50
3.按照图2所示电路连接好电路图,按下表调整两电阻阻值为上面理论计算值,观察示波器的图像并记录数据。
其中
根据公式
整理数据并计算可得下表:
-10
-45
-90
-135
-170
R/
175.0
828.4
2000.0
4828.4
22860.1
时间差
/us
实验值
0.55
2.45
4.95
7.55
9.40
记录示波器测量结果和波形
原始波形
相位改变后波形
信号发生器及电阻值
示波器显示及波形
(其中峰峰值,顶端值及底端值为移动后波形数据)
2.衰减器
1.按上一实验设置示波器参数
2.连接电路图如4所示,其中,变阻为电阻箱实际衰减量
3.设置并记录信号发生器参数
信号发生器
频率
波形
峰峰值
内阻
参数
1KHz
正弦波
10V
50
4.按照理论值调节两电阻阻值,并观察示波器显示记录各挡数据
衰减量/dB
10
20
30
R1/
1297.2
5400
18973.8
R2/
277.5
86.7
19.6
理论Vpp
1.671V
623mV
193.4mV
示波器显示
1.64V
612mV
183mV
5.选择一个挡记录示波器数据及波形
7.实验结论及现象分析
7.1移相器
1.利用X型RC移相电路可以实现信号相位的改变,同时此电路在改变相位的同时不改变信号幅值。
2.当电路中电阻为特定电阻时,输出信号相位改变量与理论值基本一样。
故所设计的移相电路达到预期要求。
3.当电阻增大时,理论上信号幅值不发生改变,实际中略微减少。
7.2衰减器
1.当电阻值为给定值时对应衰减器各个挡,同时各挡衰减量实验值与理论值基本一样。
2.利用此衰减电路所构成的衰减器只改变信号幅值,不改变信号相位。
故此衰减器达到实验预期目标。
8.实验中出现的问题及解决对策
1.移相器实验中信号不稳定,导致示波器中图像过粗,不易读数。
图左边未开带宽限制,右边打开带宽限制
线路连接要尽量可靠,避免有松动现象,同时在示波器设置中应该打开带宽限制选项。
2.衰减器实验中所需阻值没有定值电阻。
用不同定值电阻组合构成所需电阻,但是由于电阻阻值并不是十分准确,故对实验结果造成一定的影响。
3.实验中可读数变阻器数量不够。
使用交直流实验箱上滑动变阻,用万用表测量以达到所需阻值。
4.移相器实验中开始仅输出移相后的信号波形图,导致无法确定相位改变量。
CH1,CH2分别输入信号源信号,以及经过移相电路后的信号,通过示波器方便获得相位.
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
9.1收获与体会
自己设计的实验不会是非常完善的,无论是在数据上还是实验电路上可能出现一些没有想到的问题,这就需要我们不断地发现问题解决问题,完善自主设计实验。
需要不断地去实践,有可能在实验过程中发现问题,然后需要查阅资料,向老师请教以解决问题,从而继续实验完成实验。
通过对于二端口移相电路和衰减电路的研究,加深了对这部分知识的理解。
在实验过程中让我更加熟悉实验设备的用法,提高了对于信号发生器以及示波器的运用。
9.2建议
1.实验增加一些现在没有的设备,仪器或者元件,这样可以使我们在做自主设计性实验时可选择的内容更多。
10.参考文献
[1]哈尔滨工业大学电工基础教研室电路理论基础(第三版).高等教育出版社.2004
[2]于建国王松林.电路实验教程.高等教育出版社.212-213.2008
[3]XX文库
[4]齐凤艳电路实验教程.机械工业出版社.41-48.2009.8
原始数据记录
1.移相器
信号发生器参数
信号发生器
频率
波形
峰峰值
内阻
参数
50KHz
正弦波
1V
50
相位改变量
-10
-45
-90
-135
-170
R/
175.0
828.4
2000.0
4828.4
22860.1
时间差
/us
实验值
0.55
2.45
4.95
7.55
9.40
原始波形
相位改变后波形
信号发生器及电阻值
示波器显示及波形
(其中峰峰值,顶端值及底端值为移动后波形数据)
2.衰减器
信号发生器参数
信号发生器
频率
波形
峰峰值
内阻
参数
1KHz
正弦波
10V
50
实际衰减量记录
衰减量/dB
10
20
30
R1/
1297.2
5400
18973.8
R2/
277.5
86.7
19.6
理论Vpp
1.671V
623mV
193.4mV
示波器显示
1.64V
612mV
183mV
选择其中一个挡记录示波器数据及波形