范文无忧网移相电路的设计测试以及李萨如图形的观测
1、实验目的
学习设计移相器电路的方法 了解移相电路中工程中的应用
了解移相点电路的特点,复习幅频特性与相频特性的测试方法 进一步熟悉示波器的使用和相关仿真软件Multisim的操作 通过观察李萨如图形总结图形规律
通过设计、搭接、安装及调试移相器，培养工程实践能力
2、总体设计方案或技术路线
设计方案
实验开始前先对移相电路幅频、相频特性进行软件仿真，观察仿真结果。
设计一个 RC 电路移相器，该移相器输入正弦信号，由信号发生器提供。相角受R,C的值以及输入信号的频率控制，并且该网络为全通网络，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。
设计计算元件值、确定元件，搭接线路、安装及测试输出电压的有效值及相对输入电压的相移范围，用示波器测试网络的幅频特性和相频特性,验证电路的正确性。
分别固定频率和电容、固定频率和电阻，改变剩余变量来观察相位规律。
用示波器观察二端口网络的输入和输出信号的李萨茹图形,通过李萨茹图形测出输入信号的频率和相位差。
最后通过调节频率来改变李萨如图形，并通过观察总结图形规律。 技术路线
1、采用X型RC移相电路，确定测试线路图。 1、对电路进行软件仿真，观察幅频相频特性。
3、确定测试仪器及安装移相器所需器材，搭建移相电路。
4、测量移相电路频率特性，以及如何通过阻值和电容改变相位的规律。 5、分析测试结果是否符合要求，若不符合，调整电路重新测试。 6、观察李萨如图。
7、通过李萨如图的观测计算出输入频率和相位。
8、通过调节频率来观察其他李萨如图形，总结图形规律。
3、实验电路图
R
（a）设计电路图 （b）等效
4、仪器设备名称、型号
交流电压表（AS2294D型）-测量电压最高300V-频率5Hz~2MHz 示波器-测量带宽DC~60MHz-电压峰峰值16mV~40V 信号源-频率20MHz-电压 7-8V(有效值） 电阻-10kΩ-2只 电容-0.1uF-2只 电阻箱-0~99999Ω 电容箱-0~1.111uF 导线-若干
5、理论分析或仿真分析结果
X型RC移相电路输出电压U2为：
.
. .
U2=Ucb-Udb .
1
. R1-jωRC. jωC.
=U1-U1=U1
1+jωRCR+R+jωCjω
C
=
1∠-2arctanωRC
U2=
1=U1
ϕ2=-2arctan(ωRC)
结果说明，此X型RC移相电路的输出电压与输入电压大小相等，而当信号源角频率一定时，输出电压的相位可通过改变电路的元件参数来调节。
若电容C值一定，当电阻R值从0至∞变化时，则从0至变化， 当时R=0，则φ=0°，输出电压与输入电压同相位。
当时R=∞，则φ=-180°，输出电压与输入信号电压相反。 当时0
若电阻R值一定，如果电容C值从0到∞变化时，则从0°至-180º变化， 当C=0时，则φ=0°,输出电压与输入电压同相位。 当C=∞时，则φ=-180°，输出电压与输入电压相反。 当0
李萨茹图分析
输入输出信号的李萨茹图如图所示，则两信号间的相位差为ψ=arcsin（a/b）。同频率的两信号若相位差为0或π时,李萨茹图形为一条直线.
其他李萨如图形示例
相移电路仿真结果： 时间差
周期差
6、详细实验步骤及实验结果数据记录
（1）测量所需导线是否完好，器件规格是否符合所需数值； （2）按照设计报告连接电路图；
（3）输入端接函数信号发生器，输入输出分别接入示波器的CHI和CH2； （4）进行移相电路频率特性的测试： 改变输入信号的频率，用毫伏表测出输出电压有效值；用示波器观测输入输出波形一个周期所占的格数和对应点之间相差的格数。
Ui=4.053V
（5）作出相频特性曲线如下图:
（6）而当信号源角频率和电容确定时，通过改变电阻来调节相位；当信号源频率和电阻确定时，通过改变电容改变相位。总结规律。
1.取C=10uF,f=1KHZ,U=4.053V,R从0逐渐更换至10KΩ，φ从0逐渐改变至-180° 2.取R=100KΩ,f=1KHZ,U=4.053V,C从0.1uF逐渐更换至3F，φ从0逐渐改变至-180°
（7）任意输入一频率的正弦波，用示波器观测输入输出的李萨茹图形并记录，由李萨茹图形确定出输入信号的频率。
fx=fy=600HZ,
a=14.5mm,b=16.5mm
φ=arcsin（a/b)=61.4° E=（61.4-59.0）/59.0=4.06%
（8）更换电路，在示波器两端加入不同信号，逐渐调节输入信号频率来继续观察李萨如图形的变化，并总结相应规律。
FX/FY=NY/NX
7.实验结论
移相结论：
该电路的幅频特性为常量，与频率无关，且具有全通特性；相频特性与受频率影响。 此移相电路的输出电压与输入电压大小相等，而当信号源角频率一定时，输出电压的相位可通过改变电路的元件参数来调节。
若电容C值一定，当电阻R值从0至∞变化时，则从0至变化， 当时R=0，则φ=0°，输出电压与输入电压同相位。
当时R=∞，则φ=-180°，输出电压与输入信号电压相反。 当时0
若电阻R值一定，如果电容C值从0到∞变化时，则从0°至-180º变化， 当C=0时，则φ=0°,输出电压与输入电压同相位。 当C=∞时，则φ=-180°，输出电压与输入电压相反。 当0
李萨如图结论：
李萨如图形在求波形的一些特征方面（比如本次的频率测量）,确实非常直观,可靠,我们可以根据图形所反映出来的各种信息来得出各种结论,是一种非常有效的研究手段,但是随着现在科技的发展,很多东西都可以直接测量,有些东西就不必再用李萨如图形了.李萨如图形这种结合在一起分的这种思路,也非常值得推广,能够让我们更透彻的分析问题。
8.实验中出现的问题及解决对策
（1）：所测量的数据与理论值有偏差。
解决对策：打开带宽限制，合理调整元器件的摆放位置，减小元器件之间的相互干扰，同时尽量在连接电路之前选择更加精准的原件，寻找比较安静的试验台。
（2）：做实验时发现时间紧迫。
解决对策：在做实验之前更加充分准备，深入理解实验原理，提前到实验室进行准备，实在不行就下次再来。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
收获体会：自主设计实验对我们学生是一个严峻的挑战，没有了现成的公式和步骤，一开始我显得手足无措，但是硬着头皮在图书馆一点一点查阅电路实验书，在网上搜索相关课题的资料让我一点一点成长，虽然仅仅选择课题和设计实验就花费了将近一个星期的时间，但是我依然感谢这次自主实验让我开发潜能，超越自我。
一点小小的建议：希望实验室能开放更多的电路元件，比如二端口电路板、运算放大器等等，因为在选择课题的时候有些感兴趣并且有挑战性的课题需要的原件实验室并不能提供，而且申请购买需要花费很多时间，希望实验室老师们能够考虑采纳，谢谢。
10.参考文献
[1] 孙立山、陈希有、刘洪臣、霍矩，电路理论基础第四版，高等教育出版社，2013-7。 [2] 《李萨如图形的封闭性》，赵建康，《物理通报》。
[3] 邱关源、罗先觉，电路(第5版)，高等教育出版社2006年5月1日。