传感器应用技术实操练习五：移相器相敏检波器测试.docx

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1、实操练习五：移相器、相敏检波器测试一、测试目的：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5-1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：Kfi(j)=ViV1=-(1-jR3C1)/(1+jR3C1)KF1()=1fi()=-Ji-2tg1R3C1其中：3=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)=VoV1=-(1-jRWC3)/(1+jRwC3)KF2()=1F2()=-Ji-2tg13RwC3由此可见

2、，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=O,上式中F2:0,因此F1决定了图5-1所示的二阶移相器的初始移相角：即f=fi=-ji-2tg12fR3C1若调整移相电位器Rw,则相应的移相范围为：p=Fi-F2=-2tg,2JIfR3C+2tg,2JIfRwC3己知R3=10k,C=6800p,Rw=10kQ,C3=0.022F,如果输入信号频率f一旦确定,即可计算出图5-1所示二阶移相器的初始移相角和移相范围。2、相敏检波器工作原理：图52为相敏检波器(开关式)原理图与实验模板上的面板图。图中，

3、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52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；IC5T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V7W0V（0-14V）；Q5T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：Q5T是由参考电压V7矩形波控制的开关电路。当V7=0V时，Q5-1导通，使IC5-2同相输入5端接地成为倒相器，即V3=T1;当V7V0V时，Q5-

4、1截止（相当于断开），IC5-2成为跟随器，即V3=V10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7-3为相敏检波器的工作时序图。图5-3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/低通漉波器实验模板；双踪示波器（自备）。四、操作步骤：（一）移相器测试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54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率（用示波器测量）为f=IkHz,幅度适中（2VWVp-pW8V）.

5、图54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.ImSIOK范围内选择、触发方式选择AUTO。垂直显示方式为双踪显示DUA1、垂直输入耦合方式选择交流耦合AC、灵敏度VO1TS/DIV在IV5V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IOkQ变化范围），用示波器可测定移相器的初始移相角（F二FI）和移相范围F。4、改变输入信号频率为f=9kHz,再次测试相应的F和F。测试完毕关闭主电源。（二）相敏检波器测试1

6、、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55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CHI、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55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参考电压改接到-2V（Tout）,调节相敏检波器的电位

7、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56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5-6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？