實驗一、移相器實驗相敏檢波器實驗

1、一、實驗目的一、實驗目的：1 1熟悉由運算放大器構成移相電路的組成與工熟悉由運算放大器構成移相電路的組成與工作原理。作原理。4.4.熟悉相敏檢波器在檢測技術中的運用。熟悉相敏檢波器在檢測技術中的運用。2.2.熟悉相敏檢波器的工作原理及其使用方法。熟悉相敏檢波器的工作原理及其使用方法。3 3觀測移相電路的功能及其使用方法。觀測移相電路的功能及其使用方法。通過本次實驗了解并掌握感測技術中常用的通過本次實驗了解并掌握感測技術中常用的信號處理電路的組成與功能信號處理電路的組成與功能. .5.5.進一步熟悉并掌握常用電子測量儀器的運用。進一步熟悉并掌握常用電子測量儀器的運用。二二 、 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容

2、移相器的功能檢測移相器的功能檢測2.2.移相器的頻率特性檢測移相器的頻率特性檢測3.3.移相器的李沙育圖形觀測移相器的李沙育圖形觀測4.4.相敏檢波器的直流控制功能檢測。相敏檢波器的直流控制功能檢測。 5.5.相敏檢波器的交流控制功能檢測相敏檢波器的交流控制功能檢測6.6.相敏檢波器檢幅特性測量相敏檢波器檢幅特性測量7.7.相敏檢波器的鑒相特性相敏檢波器的鑒相特性三、實驗應知知識三、實驗應知知識1.1.移相器的電路組成移相器的電路組成實驗儀中的移相器電路原理圖與面板布局圖如圖所示實驗儀中的移相器電路原理圖與面板布局圖如圖所示 移相器由移相器由兩級運算放大兩級運算放大器構成，其中，器構成，其中，

3、運算放大器運算放大器A1A1與移相網(wǎng)絡與移相網(wǎng)絡R1R1、R2R2、W1W1、C1C1構構成微分電路成微分電路, ,實現(xiàn)超前移相實現(xiàn)超前移相器。器。 運算放大器運算放大器A2A2與移相網(wǎng)絡與移相網(wǎng)絡R4R4、R5R5、W2W2、C2C2構成積分電路構成積分電路, ,實實現(xiàn)滯后移相器。改變現(xiàn)滯后移相器。改變W1W1與與W2W2的大小，可以改變輸出信號的相位。的大小，可以改變輸出信號的相位。2.2.相敏檢波器的電路組成相敏檢波器的電路組成 能夠鑒別調(diào)制信號的相位，同時還具有選頻能力的電子電路能夠鑒別調(diào)制信號的相位，同時還具有選頻能力的電子電路, ,稱為稱為相敏檢波器相敏檢波器. .實驗儀中的實驗儀

4、中的相敏檢波器相敏檢波器電路組成與面板布局如圖所示電路組成與面板布局如圖所示: : 相敏檢波器模塊主要由三部分組成：一是由運算放相敏檢波器模塊主要由三部分組成：一是由運算放大器大器A1A1構成的整形電路部分，用于對參考信號的處理；構成的整形電路部分，用于對參考信號的處理；二是由場效應管構成的電子開關電路部分，控制相敏二是由場效應管構成的電子開關電路部分，控制相敏檢波器；三是由運算放大器檢波器；三是由運算放大器A2A2構成的相敏檢波器部分。構成的相敏檢波器部分。當（當（2 2）端的控制電壓為高電平時，二極管）端的控制電壓為高電平時，二極管D D截止，開截止，開關管柵極關管柵極G G為低電平，為低

5、電平，BGBG截止，相當開關斷開。此時，截止，相當開關斷開。此時，相敏檢波器為反相運算放大器，輸入與輸出信號反相。相敏檢波器為反相運算放大器，輸入與輸出信號反相。當（當（2 2）端的控制電壓為低電平時，二極管）端的控制電壓為低電平時，二極管D D導通，開導通，開關管柵極關管柵極G G為高電平，為高電平，BGBG導通，相當開關接通。此時，導通，相當開關接通。此時，相敏檢波器為同相運算放大器，輸入與輸出信號同相。相敏檢波器為同相運算放大器，輸入與輸出信號同相。3.3.示波器線性掃描法的相位測量：示波器線性掃描法的相位測量：=X（cm）/TX)cm)360 四、實驗應會技能四、實驗應會技能一一. .

6、移相器的功能檢測移相器的功能檢測 關閉儀器總電源，按圖連接實關閉儀器總電源，按圖連接實驗線路。驗線路。將音頻振蕩器輸出的標準信號將音頻振蕩器輸出的標準信號2KHZ/2Vp-p 2KHZ/2Vp-p 由由“0 0度或度或180180度度” ” 端口輸端口輸出，加入移相器的輸入端出，加入移相器的輸入端。并。并用示波用示波器的器的“CH1”CH1”通道檢測輸入信號。通道檢測輸入信號。 開啟實驗儀、移相器模塊電源，用示波器的開啟實驗儀、移相器模塊電源，用示波器的“CH2”CH2”通道觀察移通道觀察移相器的輸出端相器的輸出端的輸出信號波形。的輸出信號波形。旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最?。鏁r針到底），用示波器檢測

7、此時輸入旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最?。鏁r針到底），用示波器檢測此時輸入信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波形，計算出兩信號的相位差。信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波形，計算出兩信號的相位差。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時針到底），用示波器檢測此時輸入旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時針到底），用示波器檢測此時輸入信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波形，計算出兩信號的相位差。信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波形，計算出兩信號的相位差。 二二. .移相器的頻率特性檢測移相器的頻率特性檢測 關閉儀器總電源，按圖連接實驗線路。關閉儀器總電源，按圖連接實驗線路。 將音頻振蕩器輸出的標準信號將音頻振蕩器輸出的標準信號2KH

8、Z/2Vp-p 由由“0度或度或180度度” 端端口輸出，加入移相器的輸入端口輸出，加入移相器的輸入端。并用示波器的。并用示波器的“CH1”通道檢測通道檢測輸入信號。輸入信號。 開啟實驗儀、移相器模塊電源，用示波器的開啟實驗儀、移相器模塊電源，用示波器的“CH2”CH2”通道觀察移相器的輸出端通道觀察移相器的輸出端的輸出信號波形。的輸出信號波形。 分別將實驗儀中的音頻振蕩器輸出的標準信號分別將實驗儀中的音頻振蕩器輸出的標準信號“0 0度或度或180180度度”改為改為1KHZ/2Vp-p1KHZ/2Vp-p、4KHZ/2Vp-p4KHZ/2Vp-p，按實驗，按實驗1 1步驟中的步驟中的完成實驗

9、。完成實驗。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最?。鏁r針到底），用示波器旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最小（逆時針到底），用示波器檢測此時輸入信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波檢測此時輸入信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波形，計算出兩信號的相位差。形，計算出兩信號的相位差。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時針到底），用示波器旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕置最大（順時針到底），用示波器檢測此時輸入信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波檢測此時輸入信號與輸出信號。并繪出兩信號的電波形，計算出兩信號的相位差。形，計算出兩信號的相位差。 根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)結果，說明移相器對不同頻率的相根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)結果，說明移相器對不同頻率的相移有何區(qū)別？得出你的結論。移有

10、何區(qū)別？得出你的結論。三三. .移相器的利薩如圖形觀測移相器的利薩如圖形觀測 關閉儀器總電源，按圖連接實驗線路。關閉儀器總電源，按圖連接實驗線路。用音頻振蕩器輸出標準信號用音頻振蕩器輸出標準信號2KHZ/2Vp-p 2KHZ/2Vp-p 由由“0 0度或度或180180度度” ” 端口輸端口輸出，加入移相器的輸入端出，加入移相器的輸入端。 開啟實驗儀、移相器模塊電源。將移相器旋鈕置最小，開啟實驗儀、移相器模塊電源。將移相器旋鈕置最小，用示波器的用示波器的“CH2”CH2”通道觀察移相器的輸出端通道觀察移相器的輸出端的輸出信的輸出信號波形。號波形。 按示波器（泰克按示波器（泰克10021002）

11、面板上的）面板上的“DISPLSY”DISPLSY”功能功能鍵，再用菜單鍵，再用菜單“格式格式”功能鍵選功能鍵選“XY”XY”即可顯示利薩如即可顯示利薩如圖形，記錄實驗結果。圖形，記錄實驗結果。 將移相器旋鈕置最大（順時針到底），用示波器檢測將移相器旋鈕置最大（順時針到底），用示波器檢測此時輸入信號與輸出信號的利薩如圖形。爾后，旋轉(zhuǎn)移此時輸入信號與輸出信號的利薩如圖形。爾后，旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，用示波器顯示的利薩如圖形完成下圖填空相器旋鈕，用示波器顯示的利薩如圖形完成下圖填空 四、相敏檢波器的直流控制功能檢測四、相敏檢波器的直流控制功能檢測 按圖的實驗電路接線。將音頻信號按圖的實驗電路接線。將音頻

12、信號4KHZ/2V p-p4KHZ/2V p-p（0 0度）信號，模擬待檢測信度）信號，模擬待檢測信號，加入相敏檢波器的輸入端號，加入相敏檢波器的輸入端。 將直流電壓將直流電壓+2V+2V加入相敏檢波器的參考加入相敏檢波器的參考( (控制控制) )電壓輸電壓輸入端入端。 將音頻信號將音頻信號180180度度/4KHz/2V p-p/4KHz/2V p-p信號加入相敏檢波信號加入相敏檢波器的交流控制端器的交流控制端。用示波器的。用示波器的“CH1CH1、CH2”CH2”通道，通道，同時觀測相敏檢波器輸入信號、輸出信號的相位與幅同時觀測相敏檢波器輸入信號、輸出信號的相位與幅值關系，爾后用值關系，爾

13、后用“CH2”CH2”通道觀測附加端口通道觀測附加端口端與端與端端的信號波形，繪出波形圖。的信號波形，繪出波形圖。通過以上實驗結果，可以得出結論：相敏檢波器中的整通過以上實驗結果，可以得出結論：相敏檢波器中的整形電路的作用是將輸入的形電路的作用是將輸入的 波轉(zhuǎn)換變成波轉(zhuǎn)換變成 ，使相敏檢波器中的電子開關電路能正常工作。使相敏檢波器中的電子開關電路能正常工作。五相敏檢波器的交流控制功能檢測五相敏檢波器的交流控制功能檢測 關閉儀器總電源，按圖連接實驗電路與準備信號源。關閉儀器總電源，按圖連接實驗電路與準備信號源。 開啟實驗儀電源，用示波器的開啟實驗儀電源，用示波器的“CH1CH1、CH2”CH2”

14、通道分通道分別別接相敏檢波器的輸入端接相敏檢波器的輸入端和輸出端和輸出端，組成一個測量，組成一個測量電路。同時觀測相敏檢波器輸入信號、輸出信號的相位電路。同時觀測相敏檢波器輸入信號、輸出信號的相位與幅值關系與幅值關系. .再用再用”CH2”CH2”觀測附加觀測附加端口端口端與端與端的信端的信號號波形，波形，繪出波形圖。繪出波形圖。 將音頻信號將音頻信號180180度度/4KHz/2V p-p/4KHz/2V p-p信號加入相敏檢波器信號加入相敏檢波器的交流控制端的交流控制端。用示波。用示波器的器的“CH1CH1、CH2”CH2”通道，同時觀測相敏檢波器輸入信號、通道，同時觀測相敏檢波器輸入信號

15、、輸出信號的相位與幅值關輸出信號的相位與幅值關系，爾后用系，爾后用“CH2”CH2”通道觀測附加端口通道觀測附加端口端與端與端的信號端的信號波形，繪出波形圖。波形，繪出波形圖。通過以上實驗結果，可以得出結論：相敏檢波器中的整通過以上實驗結果，可以得出結論：相敏檢波器中的整形電路的作用是將輸入的形電路的作用是將輸入的 波轉(zhuǎn)換變成波轉(zhuǎn)換變成 ，使相敏檢波器中的電子開關電路能正常工作。使相敏檢波器中的電子開關電路能正常工作。六六. .相敏檢波器檢幅特性測量相敏檢波器檢幅特性測量 關閉儀器總電源，按圖連接實驗電路與準備信號源。關閉儀器總電源，按圖連接實驗電路與準備信號源。 將音頻信號將音頻信號0 0度

16、度/4KHz/4KHz信號分別加入相敏檢波器的輸入信號分別加入相敏檢波器的輸入端端和交流參考電壓控制端和交流參考電壓控制端，即兩信號同相。按表，即兩信號同相。按表1 1所所給數(shù)據(jù)，改變音頻信號的輸入幅值給數(shù)據(jù)，改變音頻信號的輸入幅值Vp-pVp-p，分別讀出電壓，分別讀出電壓表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表1 1中。中。輸入V P-P0.5V1V2V4V8V10V輸出V0 (V) 改變交流參考電壓控制端改變交流參考電壓控制端為為180180度，即使兩信號相度，即使兩信號相位反相。按表位反相。按表2 2所給數(shù)據(jù)，改變音頻信號的輸入幅值所給數(shù)據(jù)，改變音頻信號的輸入幅值Vp-

17、pVp-p，分別讀出電壓表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表分別讀出電壓表顯示的輸出電壓數(shù)值，填入表2 2中。中。輸入V P-P0.5V1V2V4V8V10V輸出V0 (V)通過以上實驗結果，可以看出：通過以上實驗結果，可以看出： 當相敏檢波器的輸入信號與開關信號當相敏檢波器的輸入信號與開關信號 相相時，輸出為時，輸出為 極性的極性的 波形，電壓波形，電壓表指示為表指示為 極性的電壓值。極性的電壓值。 當相敏檢波器的輸入信號與開關信號當相敏檢波器的輸入信號與開關信號 相相時，輸出為時，輸出為 極性的極性的 波形，電壓波形，電壓表指示為表指示為 極性的電壓值。極性的電壓值。七相敏檢波器的鑒相特性七相敏檢

18、波器的鑒相特性 關閉儀器總電源，按圖連接實驗電路與準備信號源。關閉儀器總電源，按圖連接實驗電路與準備信號源。將音頻振蕩器的將音頻振蕩器的“激勵信號激勵信號”調(diào)到調(diào)到4KHz/4KHz/幅度（幅度（1Vp-p1Vp-p）適）適當?shù)奈恢?，不要過大，并保持音頻振蕩器輸出幅值不變。當?shù)奈恢?，不要過大，并保持音頻振蕩器輸出幅值不變。旋轉(zhuǎn)移相器的電位器旋鈕，改變參考電壓的相位為某一旋轉(zhuǎn)移相器的電位器旋鈕，改變參考電壓的相位為某一定值，用示波器觀察定值，用示波器觀察敏檢波器（敏檢波器（2)2)(6(6）端信號電壓波形，繪出波形圖和讀出）端信號電壓波形，繪出波形圖和讀出對應的電壓表值。對應的電壓表值。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為零，將示旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為零，將示波器接至相敏檢波器交波器接至相敏檢波器交流參考端（流參考端（5 5）上，觀察此時相敏檢波器輸入與輸出的相）上，觀察此時相敏檢波器輸入與輸出的相位差為多少度并記錄。位差為多少度并記錄。 旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為最大，將旋轉(zhuǎn)移相器旋鈕，使直流毫伏表電壓指示為最大，將示波器接至相敏檢波器示波器接至相敏檢波器流參考端（流參考端（5 5）上，觀察此時相敏檢波器輸入與輸出的相）上，觀察此時相敏檢波器輸入與輸出的相位差為多少度并記錄。位差為多少度并記錄。根據(jù)實驗結果，說明相敏檢波器