信號(hào)頻率與相位分析實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)四信號(hào)頻率與相位分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?理解李沙育圖形顯示的原理；2掌握用李沙育圖形測(cè)量信號(hào)頻率的方法；3掌握用李沙育圖形測(cè)量信號(hào)相位差的方法；4用示波器研究放大電路的相頻特性。二、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容UxttUy1李沙育圖形圖4-1fy/fx=2且相位差為0時(shí)的李沙育圖形掃描速度旋鈕置”X-Y”位置時(shí)，Y1通道變成x通道，在示波器的y通道(Y2)和x通道(Y1，與Y2通道對(duì)稱)分別加上頻率為fy和fx的正弦信號(hào)，則在熒光屏上顯示的圖形稱為李沙育(或李薩如)圖形。李沙育圖形的形狀主要取決于fy、fx的頻率比和相位差。例如，當(dāng)fy/fx=1，且相位差為0時(shí)，屏幕上顯示一條對(duì)角線；當(dāng)f

2、y/fx=2，且相位差為0時(shí)，屏幕上顯示“∞”；當(dāng)fy/fx=1，但相位差不為0時(shí)，屏幕上顯示一個(gè)橢圓。圖4-1所示為fy/fx=2且相位差為0時(shí)的李沙育圖形。2李沙育圖形法測(cè)量未知信號(hào)的頻率x0xm掃描速度旋鈕置”X-Y”位置，被測(cè)信號(hào)加到Y(jié)2通道，用信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)正弦信號(hào)加到X通道（Y1），Y1、Y2的偏轉(zhuǎn)靈敏度置相同位置，由小到大逐漸增加信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率，當(dāng)屏幕上顯示一個(gè)穩(wěn)定的橢圓時(shí)，信號(hào)發(fā)生器指示的頻率即為被測(cè)未知信號(hào)的頻率。3李沙育圖形法測(cè)量信號(hào)相位差設(shè)ux=Uxmsin(wt+q)，uy=Uymsinwt，分別加到x通道（Y1通道）和Y2通道，掃描速度

3、旋鈕置”X-Y”位置，熒光屏上顯示的李沙育(或李薩如)圖形如圖5-2所示。則（4-1）圖4-2李沙育圖形法測(cè)相位差4放大電路的相頻特性研究放大電路的相頻特性是指輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差與信號(hào)頻率的關(guān)系。采用李沙育圖形法可以測(cè)量相位差。保持輸入信號(hào)幅度不變，改變輸入信號(hào)頻率，逐點(diǎn)測(cè)量各頻率對(duì)應(yīng)的相位差，采用描點(diǎn)法作出相頻特性曲線。三、實(shí)驗(yàn)器材1、信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)2、示波器1臺(tái)3、實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)4、單管、多級(jí)、負(fù)反饋電路實(shí)驗(yàn)板1塊四、實(shí)驗(yàn)步驟1觀察李沙育圖形（1）fx與fy同頻同相時(shí)的李沙育圖形用信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)1kHz、10mVp-p的正弦波，加到一個(gè)射極輸出器，同時(shí)加到示波器

4、的Y1通道。射極輸出器的輸出信號(hào)加到Y(jié)2通道。正確調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，屏幕上應(yīng)看到一條斜線，其斜率即為射極輸出器的電壓放大倍數(shù)。（2）fx與fy同頻不同相時(shí)的李沙育圖形用信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)100Hz、1Vp-p的正弦波，加到一個(gè)RC低通濾波器，同時(shí)加到示波器的Y1通道。RC低通濾波器的輸出信號(hào)加到Y(jié)2通道。正確調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，屏幕上應(yīng)看到一個(gè)橢圓。用信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)100Hz、1Vp-p的正弦波，加到一個(gè)RC高通濾波器，同時(shí)加到示波器的Y1通道。RC低通濾波器的輸出信號(hào)加到Y(jié)2通道。正確調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，屏幕上應(yīng)看到一個(gè)橢圓。2李沙育圖形法測(cè)量信號(hào)頻率把單管、多級(jí)、負(fù)反饋電路實(shí)驗(yàn)板接

5、入實(shí)驗(yàn)相，搭接一個(gè)RC正弦波振蕩器，利用示波器觀察其輸出波形應(yīng)無失真。（1）采用“周期法”測(cè)量RC正弦波振蕩器輸出信號(hào)的頻率。（2）采用“李沙育圖形法”測(cè)量RC正弦波振蕩器輸出信號(hào)的頻率。示波器有關(guān)旋鈕置“X-Y”圖示儀位置。將RC正弦波振蕩器輸出信號(hào)加到Y(jié)2通道，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)幅度適當(dāng)?shù)恼倚盘?hào)加到X（Y1）通道。由小到大改變標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，當(dāng)屏幕上出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的橢圓時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率即為RC正弦波振蕩器輸出信號(hào)的頻率。（3）比較兩種方法各有何特點(diǎn)。答：前者比較直觀，直接在這圖形上測(cè)幾個(gè)周期得到頻率，后者要利用不斷調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的頻率使得

6、其得到一個(gè)穩(wěn)定的橢圓時(shí)才能測(cè)出頻率，較之前者麻煩一些，但更準(zhǔn)確。3李沙育圖形法觀測(cè)RC低通和高通濾波電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差用信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)1kHz、1Vp-p的正弦波，加到一個(gè)RC低（高）通濾波器，同時(shí)加到示波器的Y1通道。RC低（高）通濾波器的輸出信號(hào)加到Y(jié)2通道。正確調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，屏幕上應(yīng)看到一個(gè)橢圓。根據(jù)圖4-2讀數(shù)，并根據(jù)式4-1計(jì)算相位差，填表4-1。表4-1李沙育圖形法測(cè)相位差電路R（kΩ）C（μF）x0xmφ（計(jì)算）RC低通0.11020mV120mV9.6RC高通1.5104mV420mV0.64射極輸出器相頻特性測(cè)量用信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)1Vp-

7、p的正弦波，加到一個(gè)射極輸出器，同時(shí)加到示波器的Y1通道。射極輸出器的輸出信號(hào)加到Y(jié)2通道。正確調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使屏幕上看到一個(gè)橢圓。根據(jù)圖4-2讀數(shù)，并根據(jù)式4-1計(jì)算相位差，填表4-2。表4-2射極輸出器相頻特性測(cè)量頻率（Hz）5101520501002M3M4M5M（mV）x0440320240200804012141822（mV）xm480480480480500500400320300250φ（計(jì)算）674230251051.82.53.55.1五．預(yù)習(xí)與思考題1李沙育圖形的顯示原理？答：掃描速度旋鈕置”X