实习七全通相位移转器.doc

電子學： 班 級： 組 別： 姓名學號： 實習日期：授課：崑山科技大學電機工程系Uf、25V 1 4 可變電阻器(VR) 20 kΩ、1/2W 1 5 可變電阻器(VR) 50 kΩ、1/2W 1 三、相關知識 (一)全通相位超前電路(All-Pass Phase Lead Circuit) 若使用3個電阻與1個電容等外接被動元件與運算放大器做適當的連接，如圖7-1所示，便可得到一個對己知頻率之交流訊號作0°~180°的超前相位調整，且電路之輸出訊號之振幅，仍可保持與輸入訊號相等，而能完成此種功能之電路，稱為全通相位超前電路(All-Pass Phase Lead Circuit)。 將S函數轉換成ω(頻域)函數，即以S=jω(ω=2πf)代入(7-4)式可得 利用向量(Vector)基本定理於(7-5)式，可得圖7-1的增益函數之大小M(ω)與相位響應φ(ω)分別為 觀察(7-6)與(7-7)式可知，相移電路增益函數之大小M(ω)永遠為1，且相位響應φ(ω)之大小，可藉改變電阻Ri或頻率f之值來調整。若調整圖7-1電阻Ri或頻率f，即可實現兩個超前相位移的極值(0°與180°)分別為 當Ri=0　(或f=0)時，φ(ω)=π-20=π=180° 當Ri=∞ (或f→∞)時，φ(ω)=π-2∞=π－π＝0° (二)全通相位落後電路(All-Pass Phase Lag Circuit) 相同的，落使用3個電阻與1個電容等外接被動元件與運算放大器做適當的連接，如圖7-4所示，便可得到一個對己知頻率之交流訊號產生0°~(-180°)之落後相位調整，且電路之輸出訊號之振幅，可保持與輸入訊號相等，而能完成此種功能之電路，稱為全通相位落後電路。為簡化數學運算之複雜度，首先將全通相位落後電路(圖7-4(a))之時間函數的表示法，轉換成以S函數之表示法，如圖7-4(b)所示，以方便電路之分析工作。 將S函數轉換成ω函數，即以S=jω(ω=2πf)代入(7-9)式可得 利用向量(Vector)基本定義於(7-10)式，可得圖7-4的增益函數之大小M(ω)與相位響應φ(ω)分別為 觀察(7-11)與(7-12)式可知，此電路增益函數之大小亦永遠為1，且相位響應大小，亦可藉改變電阻Ri或頻率f之值來調整。若調整圖7-4電阻Ri或頻率f，亦可實現兩個落後相位移的極值(0°~(-180°))分別為 1. 當Ri=0　(或f=0)時，φ=-20=0° 2. 當Ri=∞ (或f→∞)時，φ=-2∞=－π＝-180° 四、實習步驟與結果 Vi(t)=±3v、1kHz之正弦波(R=5kΩ) 2 Voltas/DIV 峰值電壓: 3 V 500μ Time/DIV 週 期: 1m sec 頻 率: 1K Hz Φ(ω)(實驗值)：超前6.88 Φ(ω)(理論值)：超前7.04 Vi(t)=±3v、1kHz之正弦波(R=10kΩ) 2 Voltas/DIV 峰值電壓: 3 V 500μ Time/DIV 週 期: 1m sec 頻 率: 1K Hz Φ(ω)(實驗值)：超前6.88 Φ(ω)(理論值)：超前6.88 Vi(t)=±3v、1kHz之正弦波(R=50kΩ) 2 Voltas/DIV 峰值電壓: 3 V 500μ Time/DIV 週 期: 1m sec 頻 率: 1K Hz Φ(ω)(實驗值)：超前6.88 Φ(ω)(理論值)：超前6.96 Vi(t)=±3v、1kHz之正弦波(R=5kΩ) 2 Voltas/DIV 峰值電壓: 3 V 500μ Time/DIV 週 期: 1m sec 頻 率: 1K Hz Φ(ω)(實驗值)：落後6.88 Φ(ω)(理論值)：落後7.04 Vi(t)=±3v、1kHz之正弦波(R=10kΩ) 2 Voltas/DIV 峰值電壓: 3 V 500μ Time/DIV 週 期: 1m sec 頻 率: 1K Hz Φ(ω)(實驗值)：落後6.88 Φ(ω)(理論值)：落後6.88 Vi(t)=±3v、1kHz之正弦波(R=50kΩ) 2 Voltas/DIV 峰值電壓: 3 V 500μ T