模拟移相网络的设计new

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1、重庆理工大学光电信息学院电子信息系统软件设计及仿真实验实验报告实验项目：模拟移相网络的设计姓名：温燕学号：11116020223班级：111160202专业：电子信息科学与技术成绩：电子信息系统软件设计及仿真实验实验报告一、设计任务参考图5.1设计一个移相网络，具体要求如下:(1)输入信号频率:100Hz、1kHz、10kHz。(2)连续相移范围:－45°～＋45°。(3)A、B输出的正弦信号峰—峰值可分别在0.3～5V范围内变化。图5.1移相网络二、设计方案论证1电路各部分介绍图5.1

2、所示的模拟移相网络是以运放为核心构成的模拟电路，为了分析的方便，将图5.1重画于图5.2中，该模拟移相网络的构成具体情况如下:(1)两条RC串联电路分别是滞后网络和超前网络。(2)运放7电子信息系统软件设计及仿真实验实验报告A1、A2是电压跟随器，分别取得信号UR和UC，并隔离其前后两部分电路，使其前后两部分互相不产生影响（指不良影响）。(3)A4构成同相放大电路，其电压放大倍数大于1。UB与Uo同相。(4)A3是电压跟随器。UA与Ui同相。(5)RP1电位器是移相电位器（shiftpha

3、se）。(6)RP2、RP3电位器是输出电压幅度调节电位器。图5.2重画移相网络2电路工作原理（1）画相量图设Ui是正弦信号，则UA与UB是两个同频率的正弦信号。所谓相位，是指相位差，即UB与UA的相位差，不妨令相位差为θ。所谓移相，是指改变θ7电子信息系统软件设计及仿真实验实验报告。画相量图如图5.3所示。在画相量图时，考虑了两条并联的RC移相电路是参数相同的，因此，两条RC电路中两个电阻R上的电压完全相等（相位、频率、幅值都对应相等），两个电容C上的电压也完全相等，并且考虑了电压跟随器

4、A1、A2的电压跟随特性。由于UA与Ui同相，且UB与Uo同相，因此，UB与UA的相位差就是Uo与Ui的相位差θ。图5.3相量图(a)RC移相电路；(b)相量图（2）分析过程参考图5.2和图5.3，分析后可以得到如下结论:①当RP1滑动触点分别处于上下端点时，Uo分别等于UR、UC，这时相位差θ分别大于0°、小于0°，而且

5、θ

6、＜90°。②当RP1的滑动触点改变位置时，Uo相量的端点在UR－UC相量上移动，相位差θ随之也发生改变。③为了保证－45°≤θ≤+45°，则Ui必须处于90

7、°角的平分线上，这样的话，UR=UC，而UR=I×R，UC=，所以R=，此式就是我们确定参数电阻R和电容C的依据。7电子信息系统软件设计及仿真实验实验报告④在条件下，UR=UC=Ui≈0.707Ui，而且，由相量图可以看出，当RP1滑动触点处于中间位置时Uo与Ui同相，这时Uo取得最小值，为Uomin=Ui=0.5Ui；当RP1滑动端点处于上、下端点时，Uo取得最大值，为Uomax=UR=UC=0.707Ui。由此可见，0.5Ui≤Uo≤0.707Ui，此式就是我们确定运放A4电压放大倍数的依

8、据。⑤为了由Uo而得到UB，而且使得UB的变化范围达0.3~5V，则必须对Uo进行放大，这是由运放A4来完成的。取A4的电压放大倍数为2，则有Ui≤UBmax≤1.414Ui。三、电路的设计1.元器件参数的选择(1)参数计算当输入正弦信号Ui的频率为20Hz～20kHz时，由于电容的容抗1/ωC变化比率达1000倍，而电阻的值不变，要保证R=1/ωC，则必须同时改变电容C和电阻R。因为容抗变化比率为1000倍，所以我们想到通过波段开关切换电容，并且保证在某一电容值下，通过电位器来改变电阻

9、R，使得频率在某一较小范围内（与20Hz～20kHz频率范围比较），保证R=1/ωC。电容参数的选择如表5.1所示。表5.1电容参数的选择7电子信息系统软件设计及仿真实验实验报告由表5.1可以确定电阻R，不妨令R=300Ω+（0～10）kΩ，即取一个300Ω的固定电阻，一个10kΩ的电位器，二者串联，获得所需要的电阻R。因为有两条RC串联电路，所以电位器采用双连电位器，并且电容的改变可通过双刀三掷波段开关实现切换。（2）电路图最后所设计的完整的模拟移相网络电路图如图5.4所示。运算放大器选用

10、LM324；取R=300Ω+（0～10）kΩ，其中两个10kΩ可变电位器是联动的；S1、S2是一个双刀三掷波段开关，S1、S2也是联动的；电位器RP1=RP2=RP3=10kΩ；为了保证运放U1D的电压放大倍数为2，取R1=R2=10kΩ；J1、J2是移相信号输入、输出插座。容值为2.2μF、0.22μF、0.022μF的电容器均采用独石电容器。因为A、B输出端的正弦信号峰—峰值分别在0.3～5V范围内变化，不妨假设Ui的峰—峰值就是0.3～5V，因为UA=Ui，则UA满足要求。而UB的最大值