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《實(shí)驗(yàn)二 相位差測(cè)量》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、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)儀器序號(hào)名稱數(shù)量備注1面包板12電阻81MΩ，2個(gè)。51kΩ，2個(gè)。5kΩ，2個(gè)。200Ω，2個(gè)。3電容1202或2224穩(wěn)壓二極管41N41485發(fā)光二極管26LM33917CD407018CD401319信號(hào)發(fā)生器11KHz，9.5V10可調(diào)電阻箱120kΩ11可調(diào)電容箱
2、150微法12萬用表113直流電源1直流電源電壓10V四、實(shí)驗(yàn)原理1、原理圖6圖1相位表原理圖1、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)Y1、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)CD4070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)Y
3、1超前Y2時(shí)，LED1亮；當(dāng)Y1滯后Y2時(shí)，LED2亮。2、相位差與時(shí)間差的關(guān)系3、脈沖電壓的平均值與脈寬成正比其中：a——脈寬。T——脈沖電壓周期。UH——脈沖電壓高電平。4、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6搭出相位差測(cè)量電路，并在具體電路上驗(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
4、回路電流同相位）之間的相位差，記為。Y1和Y2作為相位表的輸入信號(hào)，用磁電系電壓表（或萬用表測(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，a算出來后，相位差也就可以算出來，記為，比較和。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）。表1阻抗角測(cè)量記錄表格阻值（Ω）電容（μF）相位差（度）觀察LED電壓讀數(shù)Vo（V）相位差（度）LED1LED2﹡注意觀察LED圖2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，
5、找出錯(cuò)誤并改正。建議采用以下方法調(diào)試硬件：6（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）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，若不改變或無正弦波，說明外部的信號(hào)電路有問題，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，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
6、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Y1、Y2的位置互換，引腳的輸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
7、斷開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。（4）芯片上沒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)。芯片上沒用到的輸出腳必須懸空，不可接固定電平。（5）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。（6）`元件和引線的金屬引腳盡量不外露，以減小干擾。（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。（
8、8）“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)。（9）為了便于調(diào)試和檢查，面包板上輸入輸出以及接地線位置如圖7所示。6圖7面包板輸入輸出接法注：以下部分供同學(xué)們參考，最終交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)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。圖2LM339的管腳定義CD4013，鎖存器，當(dāng)時(shí)鐘端（Cloc
