實(shí)驗(yàn)二相位差測(cè)量

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1、實(shí)驗(yàn)二相位差測(cè)量實(shí)驗(yàn)二相位差測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握將相位差轉(zhuǎn)換為電壓的原理。2、掌握脈沖電壓的脈寬與電壓平均值成正比的原理。3、掌握磁電系儀表的基本讀數(shù)是電流（電壓）的平均值。4、了解硬件電路的設(shè)計(jì)方法和基本的硬件調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)類型綜合型三、實(shí)驗(yàn)儀器四、實(shí)驗(yàn)原理1、原理圖Y圖1相位表原理圖2、電路原理此電路可以檢測(cè)-180--+180的相位差。兩路輸入信號(hào)Yl、Y2經(jīng)整形后成為兩路與原信號(hào)同頻率同相位的方波。方波送入異或門CD4070,CD4070的輸出是電壓脈沖，脈沖寬度與輸入信號(hào)的相位差絕對(duì)值成正比。用磁電式儀表測(cè)C

2、D4070的輸出電壓（根據(jù)磁電系儀表的原理，測(cè)量值為電壓的平均值），測(cè)量值Uo與脈沖寬度成線性關(guān)系。因此可得Uo與輸入信號(hào)的相位差絕對(duì)值成正比。輸入信號(hào)的超前、滯后由LED顯示，當(dāng)Y1超前Y2時(shí)，LED1亮；當(dāng)Y1滯后丫2時(shí)，LED2亮。3、相位差與時(shí)間差的關(guān)系中？AtT?3604、脈沖電壓的平均值與脈寬成正比Uav?ITT?0udt?IT?0aUHdt?aUHT脈沖電壓高電平。其中.?a——脈寬。T——脈沖電壓周期。UH5、磁電系電壓表的讀數(shù)是電壓的平均值。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1、內(nèi)容和要求1搭出相位差測(cè)量電路，并在具體電路上

3、驗(yàn)證，調(diào)系數(shù)。具體要求：掌握基本的硬件插接技術(shù)，布線必須正確、接觸良好，其次要求布線合理、清晰、美觀。2、測(cè)量數(shù)據(jù)構(gòu)造如圖2所示的電路，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生頻率為100Hz的正弦波，調(diào)節(jié)RC參數(shù)可以改變Y1（電源電壓）與Y2（電阻電壓，與回路電流同相位）之間的相位差，記為jO。丫1和丫2作為相位表的輸入信號(hào)，用磁電系電壓表（或萬(wàn)用表測(cè)量）測(cè)量相位表的輸出電壓，當(dāng)輸出電壓測(cè)出后，脈寬a就可以算出來(lái)，a算出來(lái)后，相位差也就可以算出來(lái)，記為jl,比較jO和jlo記錄發(fā)光二極管（LED）的狀態(tài)，用以確定兩路正弦信號(hào)的相位關(guān)系（超前/滯后）。

4、表1阻抗角測(cè)量記錄表格Vcc2用相位表測(cè)量阻抗角3、硬件調(diào)試方法制作硬件時(shí)，若輸出電壓值或LED的狀態(tài)不正確，需調(diào)試硬件電路,找出錯(cuò)誤并改正。建議采用以不方法調(diào)試硬件：（1）用電壓表測(cè)量各點(diǎn)電壓，或者用示波器觀察各點(diǎn)波形。2（2）從輸入信號(hào)起，向后逐點(diǎn)測(cè)量，具體步驟如下所述。首先看兩路輸入的正弦波信號(hào)是否正常，改變電阻數(shù)值時(shí)，兩路正弦波的相位差是否改變，若不改變或無(wú)正弦波，說(shuō)明外部的信號(hào)電路有問(wèn)題,可以逐一排查信號(hào)源、R和C的數(shù)值，以及它們的連接。然后看LM339是否有輸出，輸出的幅值是否正常，輸出方波是否與輸入正弦波同相位，

5、輸出方波的相位差是否隨輸入信號(hào)的相位差變化。若以上任一項(xiàng)不正常，可以考慮以下幾種可能：LM339的各引腳連接有錯(cuò)；LM339后面連接的電路有錯(cuò)，影響了LM339;LM339芯片壞。需逐一排除以上可能，直至LN339輸出正確。再看CD4070是否有輸出，輸出是否隨輸入的相位差變化。若以上任一項(xiàng)不正常，可以檢查以下幾方面：4070的輸入信號(hào)是否正確；4070的引腳連接是否正確；4070芯片是否損壞。CD4013的輸出是兩個(gè)確定的電平，一個(gè)是高電平，另一個(gè)是低電平，高電平引腳所連接的發(fā)光二極管會(huì)點(diǎn)亮。把丫1、Y2的位置互換，引腳的輸

6、出電平與互換前相反。六、注意事項(xiàng)制作硬件注意事項(xiàng)(1)插拔板上的任何元件、線路時(shí)，均要斷開(kāi)直流電源和輸入信號(hào)，否則會(huì)損壞芯片。(2)給三個(gè)芯片供電的直流電源電壓取+10V。(3)芯片的Vcc或VDD接芯片工作電源，Vss或GND接地(2)芯片上沒(méi)用到的輸入腳不可懸空，全部接到固定電平，可以接到高電平(Vcc或VDD)或低電平(地)。芯片上沒(méi)用到的輸出腳必須懸空，不可接固定電T。(2)請(qǐng)注意看CD4013芯片資料里的真值表。R和S端應(yīng)接地，輸出才會(huì)隨D和Clock端變化。(3)'元件和引線的金屬引腳盡量不外露，以減小干擾。(4)

7、合理布局，板面以整齊、引線少為上，盡量減少長(zhǎng)線和相互跨接的線。(5)“地”是指一個(gè)公共點(diǎn)，并不一定接大地。綜合實(shí)驗(yàn)中信號(hào)發(fā)生器地、直流電源地、電路板地、電壓表地是同一點(diǎn)。(6)為了便于調(diào)試和檢査，面包板上輸入輸出以及接地線位置如圖7所示。圖7面包板輸入輸出接法3注：以下部分供同學(xué)們參考，最終交實(shí)驗(yàn)報(bào)告吋不要包括在內(nèi)。芯片簡(jiǎn)介：LM339是電壓比較器，輸入正弦信號(hào)，輸出同頻率同相位的方波。其芯片的管腳定義圖2所示。2LM339的管腳定義CD4013,鎖存器，當(dāng)時(shí)鐘端(Clock,本電路中接Y2整形后的方波)是上升沿時(shí)，輸入數(shù)裾由

8、數(shù)據(jù)端(D)傳輸至輸出端(Q)。其芯片的管腳定義和真值表如圖3所示。圖3CD4013的管腳定義及其真值表CD4070,異或門，相同出0，不同出1。其芯片的管腳定義和真值表如圖4所示。圖4CD4070的管腳定義及其真值表5原理圖中各典型結(jié)點(diǎn)的波形如圖5所示，兩路輸入信號(hào)分別用正