姓名             班级              学号                   

 实验日期2014.5.12节次 9~10 教师签字          成绩       

实验名称 等幅度移相输出电路的研究与应用

1.实验目的

（1）熟悉与掌握移相电路的工作原理以及其参数对它工作的影响。

（2）利用移相电路结合运算放大器实现对正弦波或三角波的特定角度相变以及特定倍数放大的功能。

2.总体设计方案或技术路线

 （1）利用如图所示的由电感和电阻组成的电路可以使输入的正弦波或三角波的相位发生一定的变化，一般可以实现0~180度的相角变化，但是普通的含电容或者电感的电路对输出电压的相位都有影响，但是如何实现等幅度移相输出则是本实验的重点。所以本实验先由R1和R2、L1和L2是否相等来分析他们对输出电压幅度的影响。

如果L1=L2=L，R1=R2=R，输入电压为Ui，输出电压为Uo（如图所示），那么有Uo+UL=UR，然而UL=Ui（jwL/(jwL+R)）,UR=Ui（R/(jwL+R)）。

则得出：U0/Ui=（R-jwL）/(jwL+R)。即可以达到无损输出（输出电压幅度等于输入电压幅度）

特殊的，当R/L=w=2*pi*f时，可以得到90度无损输出的波形，本实验采用的R在629欧姆左右，L在0.1H左右，选用1000HZ频率的正弦电压源。

（2）研究清楚了移相电路的工作原理和参数特征，就要利用它来实现价值，利用正相比例运算电路（如图所示）可以输出特定的幅度，而利用等幅度移相输出电路可以等幅度改变输入波的相位，因此可以结合二者制作出，可以将输入波进行特定幅度放大（或缩小）和特定角度相变的输出的功能。

3.实验电路图

实验（1）、研究电路参数对移相电路输出幅值的影响的电路图

实验（2）、实现对输入正弦波进行特定角度相变以及特定倍数放大的电路图

4. 仪器设备名称、型号

函数信号发生器

双踪示波器

Ua741芯片

十进制电阻箱

十进制电感箱

直流稳压源

数字万用表

5.理论分析或仿真分析结果

实验（1）、研究电路参数对移相电路输出幅值的影响的仿真结果

(1)电阻是否相等对幅值输出的影响：

R1=628  R2=100:

R1=628  R2=628:

R1=628  R2=5000:

（2）电感是否相等对幅值输出的影响：

L1=0.1  L2=0.005:

L1=0.1  L2=0.1:

L1=0.1  L2=1:

实验（2）、实现对输入正弦波进行特定角度相变以及特定倍数放大的仿真结果

幅值2倍 相移<90度：（变相电阻大于628）

幅值3倍 相移90度：（变相电阻等于628）

幅值2倍 相移>90度：（变相电阻小于628）

幅值2.5倍相移180度：（变相电阻趋近于零）

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）

实验（1）、研究电路参数对移相电路输出幅值的影响

(1)电阻是否相等对幅值输出的影响：

用示波器测量输入电压和输出电压并填入下表：

  

     用示波器接输出端观察相位的变化并总结随着电阻的变化相位变化有何规律：

     答：只有在R1、R2两个电阻相等的时候，输出电压的幅度才和输入电压幅度大致相等，而仿真的结果是完全相等，实验中由于电感不是理想的，带有一定的电阻，有微小的影响，使输出电压幅度略小于输入电压幅度，并且相位移动有所偏差。

          电阻R2为100欧姆时相移大于90度，等于628欧姆时相移大致等于90度，为5000欧姆时相移小于九十度。

（2）电感是否相等对幅值输出的影响：

用示波器测量输入电压和输出电压并填入下表：

用示波器接输出端观察相位的变化并总结随着电阻的变化相位变化有何规律：

    答：只有在L1、L2两个电感相等的时候，输出电压的幅度才和输入电压幅度大致相等，而仿真的结果是完全相等，实验中由于电感不是理想的，带有一定的电阻，有微小的影响，使输出电压幅度略小于输入电压幅度，并且相位移动有所偏差。

         电感L2为0.005H时相移小于90度，等于0.1H时相移大致等于90度，为1H时相移大于九十度。

实验（2）、实现对输入正弦波进行特定角度相变以及特定倍数放大

①改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：

  R1= 1500欧姆                R2= 1500欧姆                R3= 10k欧姆

②改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：

   R1= 590欧姆                 R2= 590欧姆                  R3= 20k欧姆

电压放大倍数过大，而工作点选取不合理，导致电压幅度放大3倍时发生顶部失真。

③改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：

  R1= 320欧姆                 R2= 320欧姆                  R3= 10k欧姆

④改变放大电阻使幅度放大两倍，并同时改变两个变相电阻使相位变化延后45度，记录波形和此时的放大电阻和两个变相电阻的阻值：

 R1= 0                 R2= 0                   R3= 2.5k欧姆

电压放大倍数过大，而工作点选取不合理，导致电压幅度放大2.5倍时发生顶部失真。

7.实验结论

本实验通过对移相电路的具体参数分析，熟悉并掌握了移相电路的工作原理与参数设置。

探究了R1与R2在取不同值是对输出电压幅度的影响。

    验证了移相电路在R1=R2且L1=L2时等幅度输出的功能。

    实现了较低放大倍数下特定角度相变以及特定倍数放大的功能，并得到移相放大后的波形图像。

8.实验中出现的问题及解决对策

实验设计时没有考虑到电感箱的电感对应有一定的阻值，造成实际操作时得到的图像相位移动不准确以及幅度输出略有偏差的问题，本想增大R1和R2的设定阻值，以削弱电感阻值对整体的影响，但是效果不是很明显，就保留了原来的实验方案。

实验设计时，设计了放大2.5倍和3倍幅度的方案，但是在实际电路操作中，发生了顶部失真，这是由于工作点没有选取适当的原因，有可能是在设置函数信号发生器的时候没有将直流偏量置零的缘故。

9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议

这次自主设计实验首先让我明白了，动手操作的必要性，本以为仿真的东西就足够了，但是实验看来，仿真毕竟是很理想的状态下的实验结果，然而做实验时必须考虑到非理想状态的因素，比如说电感有一定的阻值等等。

其次，我也在收集资料的时候学习到了许多课外的思维拓展，移相是件很容易的事情，只要有电感电容就可以做到，但是等幅度移相的电路我还是首次接触到，确实让我受益匪浅。

10．参考文献

《电路实验教程》      刘冬梅

《电路理论基础》      孙立山

《模拟电子技术基础》  王淑娟

第二篇：哈工大电工自主设计实验：三路防盗声光报警电路的设计

电工自主设计实验：三路防盗声光报警电路的设计

(仅供参考，HIT的学弟学妹们要懂得自己动手，丰衣足食)

1. 实验目的

        i.              了解74LS139型双2/4线译码器使用方法，进一步掌握74LS00和74LS20芯片的使用方法，加深对与门逻辑电路的理解和应用

      ii.              设计一种三路防盗声光报警电路，能实现当发生盗窃时，通过相应发光元器件，指示被盗地点；声光同时报警的功能，从而起到对三个地点防盗的作用

2. 总体设计方案或技术路线

在需要防盗的三个地点分别安放三个常开开关，通过芯片74LS00和74LS20以及74LS139型双2/4线译码器的逻辑功能，实现当某一开关闭合时，将使相应发光二极管亮，指示被盗地点，且使得连接在晶体管集电极的蜂鸣器发出报警声，根据以上思想和方案，设计出三路防盗声光报警电路。

3. 实验电路图

4. 仪器设备名称、型号

74LS139型双2/4线译码器，电子技术试验箱，发光二极管，晶体管，蜂鸣器，电阻若干，双路直流稳压电源，导线若干

5. 理论分析或仿真分析结果

理论分析：

a)        A,B,C分别为设置在三个地点的开关，当A开关闭合时，2/4线译码器输入端编码A1A0=01,译出Y1=1，则发光二极管La点亮，三极管T导通，蜂鸣器鸣响报警。同理，当B或C开关闭合时，A1A0=10或11，译出Y2=1或Y3=1，Lb或Lc点亮，蜂鸣器鸣响报警

b)        单刀双掷开关S为复位端，可将输出端报警状态复位，使报警系统重新处于待命状态

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）

实验步骤：

Ø  按照所设计的电路图连接元器件

Ø  测试设计电路所实现的功能、记录相关数据

实验结果数据记录：

当A1A0=01时，La亮，同时蜂鸣器鸣响报警；

当A1A0=10时，Lb亮，同时蜂鸣器鸣响报警；

当A1A0=11时，Lc亮，同时蜂鸣器鸣响报警。

7. 实验结论

所设计的三路防盗声光报警电路，经实验，从实验结果中可知，该电路具有三路防盗，声光同时报警的功能，较好的符合了实验设计的初始目的。

8. 实验中出现的问题及解决对策

a)        在连接好实验电路后，开始测试，发现在报警时，发光二极管的亮度较暗

解决对策：为了提高发光二极管的亮度，将原本设计的三个电阻改为了500欧姆，发光二极管亮度得到改善

b)        在实验测试过程中，当电路报警时，发现蜂鸣器不响的情况，但发光二极管正常发光

解决对策：先仔细检查电路，发现连接三极管基极的的导线断路，更换导线后，电路正常，蜂鸣器正常报警

9. 本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议

Ø  实验收获：

          i.              做实验是一个细心和耐心并举的一项工作，在做实验的过程中必须做到细致入微，一丝不苟，当发现实验中的问题的时候，能够有足够的耐心去检查，从而发现实验中存在的问题，只有这样才能够不断提高自己的实验能力

        ii.              通过本次自主设计实验，锻炼了查找、整合、总结资料的能力，强化了自己对课本理论知识的理解，了解了理论知识在现实生活中的实际应用，更启发了自己对学科的兴趣

      iii.              从实验初期的毫无头绪，再经历萌生想法，初现雏形，开始设计，完成设计，理论分析，再到实验调试，最终完成实验，在整个过程中，所学到的不仅仅是单纯做实验的能力，更多的是进一步完善了对实验本质的理解，让自己更加懂得了如何去完成一个小型的实验，如何去整合身边的资源，从而到达最终的实验目的

Ø  对电路实验室的意见：

在整整一年的电工与电子技术实验过程中，自己学到了很多东西，锻炼了自身的实验能力，其中得到很多指导老师的指点和教导，首先感谢老师们辛勤的付出。至于对电路实验室的意见，个人觉得，对于自主设计实验，如果能够实现预约制度的话，会比这种自由模式下的情况好一些，并且会督促同学们尽早在预约的时间做实验；另外，希望电路实验室能定期对实验室的一些实验仪器进行检修，从而避免同学们在做实验的时候由于实验仪器的问题而影响实验的进行。

10. 参考文献

        i.              《电子技术》   高等教育出版社   秦曾煌主编

      ii.              《电工与电子实验基础》   高等教育出版社