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1、移相器、相敏检波器实验一、实验目的：了解移相器、相敏检波器的工作原理。二、基本原理：1、 移相器工作原理：图71为移相器电路原理图与实验模板上的面板图。图中，IC-1、R1、R2、R3、C1 图71 移相器原理图与模板上的面板图构成一阶移相器（超前），在R2=R1的条件下，可证明其幅频特性和相频特性分别表示为： KF1(j)=Vi/V1=-(1-jR3C1)/(1+jR3C1) KF1()=1F1()=-2tg-1R3C1其中： =2f,f为输入信号频率。同理由IC-2,R4,R5,Rw,C3构成另一个一阶移相器（滞后），在R5=R4条件下的特性为：KF2(j)=Vo/V1=-(1-jRwC3
2、)/(1+jRwC3) KF2()=1F2()=-2tg-1RwC3由此可见，根据幅频特性公式，移相前后的信号幅值相等。根据相频特性公式，相移角度的大小和信号频率f及电路中阻容元件的数值有关。显然，当移相电位器Rw=0，上式中F2=0，因此F1决定了图71所示的二阶移相器的初始移相角：即F=F1=-2tg-12fR3C1若调整移相电位器Rw，则相应的移相范围为：F=F1-F2=-2tg-12fR3C1+2tg-12fRwC3已知R3=10k,C1=6800p,Rw=10k,C3=0.022F,如果输入信号频率f一旦确定，即可计算出图71所示二阶移相器的初始移相角和移相范围。2、相敏检波器工作原
3、理：图72为相敏检波器（开关式）原理图与实验模板上的面板图。图中，AC为交流参考电压输入端，DC为直流参考电压输入端，Vi端为检波信号输入端，Vo端为检波输出端。图72 相敏检波器原理图与模板上的面板图原理图中各元器件的作用：C5-1交流耦合电容并隔离直流；IC5-1反相过零比较器，将参考电压正弦波转换成矩形波（开关波+14V -14V）；D5-1二极管箝位得到合适的开关波形V70V（0 -14V）；Q5-1是结型场效应管，工作在开、关状态；IC5-2工作在倒相器、跟随器状态；R5-6限流电阻起保护集成块作用。关键点：Q5-1是由参考电压V7矩形波控制的开关电路。当V70V时，Q5-1导通，使
4、IC5-2同相输入5端接地成为倒相器，即V3-V1；当V70V时，Q5-1截止（相当于断开），IC5-2成为跟随器，即V3V1。相敏检波器具有鉴相特性，输出波形V3的变化由检波信号V1与参考电压波形V2之间的相位决定。下图73为相敏检波器的工作时序图。图73相敏检波器工作时序图三、需用器件与单元：主机箱中的2V10V（步进可调）直流稳压电源、15V直流稳压电源、音频振荡器；移相器/相敏检波器/低通滤波器实验模板；双踪示波器(自备)。四、实验步骤：(一)移相器实验1、 调节音频振荡器的幅度为最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），按图74示意接线，检查接线无误后，合上主机箱电源开关，调节音频振荡器的频
5、率（用示波器测量）为=1kHz，幅度适中（2VVp-p8V）。图74移相器实验接线图2、正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它设置(提示：触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS10S范围内选择、触发方式选择AUTO 。垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择交流耦合AC、灵敏度VOLTS/DIV在1V5V范围内选择)，调节移相器模板上的移相电位器（旋钮），用示波器测量波形的相角变化。3、调节移相器的移相电位器（逆时针到底0k顺时针到底10k变化范围），用示波器可测定移相器的初始移相角（=1）和移相范围。4、改变输入信号频率为=9kHz，再次测试相
6、应的和。测试完毕关闭主电源。（二）相敏检波器实验1、调节音频振荡器的幅度为最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将2V10V可调电源调节到2V档。按图75示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=5kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量）；结合相敏检波器工作原理，分析观察相敏检波器的输入、输出波形关系(跟随关系，波形相同)。提示：示波器设置除与(一)移相器实验2中的垂直输入耦合方式选择直流耦合DC外，其它设置都相同；但当CH1、CH2输入对地短接时，将二者光迹线移动到显示屏中间(居中)后再进行测量波形。图75相敏检波器跟随、倒相实验接线示意图2、将相敏检波器的DC参考电
7、压改接到-2V(-Vout)，调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示的两个波形幅值相等(相敏检波器电路已调整完毕，以后不要触碰这个电位器钮)，观察相敏检波器的输入、输出波形关系(倒相作用，反相波形)。关闭电源。3、按图76示意图接线，合上主机箱电源，调节移相电位器钮(相敏检波器电路上一步已调好不要动)，结合相敏检波器的工作原理，分析观察相敏检波器的输入、输出波形关系。注：一般要求相敏检波器工作状态Vi检波信号与参考电压AC相位处于同相或反相。图76相敏检波器检波实验接线示意图4、将相敏检波器的AC参考电压改接到180，调节移相电位器，观察相敏检波器的输入、输出波形关系。关闭电源。五、思考题：通过移相器、相敏检波器的实验是否对二者的工作原理有了更深入的理解。作出相敏检波器的工作时序波形，能理解相敏检波器同时具有鉴幅、鉴相特性吗?
