移相电路原理及简单设计

1移相电路总结（multisim10仿真）2012.7.2原来是导师分配的一个小任务，由于书中没有现在的电路，故查找各方面资料，发现资料繁多，故自己把认为重要的地方写下来，如有不足之处请多多指正。1、移相器：能够对波的相位进行调整的仪器2、原理接于电路中的电容和电感均有移相功能,电容的端电压落后于电流90度,电感的端电压超前于电流90度,这就是电容电感移相的结果;先说电容移相,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的称移相电压;电感因为有自感自动势总是阻碍电路中变量变化的特性,移相情形正好与电容相反,一接通电路,一个周期开始时电感端电压最大,电流最小,一个周期结束时,端电压最小,电流量大,得到的是一个电压超前90度的移相效果;3、基本原理(1)、积分电路可用作移相电路(2)RC移相电路原理其中第一个图此时，R:0→∞,则φ：其中第二个图此时，R:0→∞,则φ：而为了让输出电压有效值与输入电压有效值相等CCuiuoRRuiuoφURUCUI图1简单的RC移相21U2U+_RRcd+_aCC图2幅值相等...2cbdbUUU...11111111RjRCjCUUUjRCRRjCjC2121()2arctan1()RCURCRC其中221121()1()RCUUURC22arctan()RC4、改进后的移相电路一般将RC与运放联系起来组成有源的移相电路。uiuoR1CRR2uiuoR1CRR2图30~90°移相图4270°~360°移相3公式推导RCtgCRkRCjCRUUjHUUUkUURCjRCjUiooi111222222由wRCtgCRkRCjUUjHUUUkUURCjUiooi2221111由以上移相电路分别包括了整个360°的四个象限，在应用时还要注意其应用频率和元件参数的关系，参数选得不同，移相的角度就会不同，一般说来，在靠近某移相电路的极限移相角度附近，其元器件的选择是十分困难的。以上每个电路调节的范围都局限在90°以内，要使其调节的范围增大，可以采用图7和图8的电路。图7图8电路的传递方程推导都比较麻烦，我们仅对图7电路进行了推导，并将推导的uiuoR1CRR2uiuoR1CRR2图590°~180°移相图6180°~270°移相uiuoR1CRR2uiuoR1R2CR图70~180°超前移相图60~180°滞后移相4主要结果列出如下：2222222222121k1k1CRRCjCRCRUUjHUUUUkUURRRUURCjRCjUioOiOii由另外，可将各移相电路级联，组成0-360度移相电路。5、multisim10仿真C110nFV110Vrms50Hz0°XSC1ABCDGT31R11MΩKey=A55%0图9RC原理图及仿真结果5V110Vrms50Hz0°C110nFC210nFXSC1ABExtTrig++__+_输出电压有效值与输入电压有效值相等R:0-无穷大φ：0-（-180度）R1100kΩKey=A50%R2100kΩKey=A50%3021图10仅相移，幅值不变6U1ALM358AD32481C110nFR3100kΩKey=A50%V110Vrms50Hz0°VCC12VVEE-12VXSC1ABCDGTR122kΩR210kΩ4VEEVCC2036图11与运放组成的移相电路76、设计电路要求：信号源1KHZ,幅值2V的正弦波，相移要求在0-90度范围，幅值不变依据：原理图8，取R1=R2=10k,C=10nf,当R=16k时，相移角度约为90度，故选取电位器为20k,若电位选的足够大，此电路可达到180度相移。U1ALM358AD32481R110kΩR210kΩC110nFR20kΩKey=A20%VCC12VVEE-12VV12Vrms1kHz0°XSC1ABCDGT41VCCVEE0520~180°滞后移相R1=R2则Ui=Uo|H(jw)|=1arctanφ=π-2arctan1/wRc若wRC=1,则φ=90°1kHz信号，要求相移0度到90度选定电容10nf,电位器20k（90度时16k）图12电路图8图13R=0欧时图14R=20k时9参考资料(1)、对0---'360。连续可调移相器的探讨河北省电力试验研究所刘润民1999年第6期河北电力技术（2）、RC移相式振荡器的研究张清枝(新乡学院机电工程学院，河南新乡453003)第28卷第2期2009年3月许昌学院学报