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  • 用Multisim14.0仿真电感L、电容C、电阻R的相位关系 面对一个需要自学Multisim完成的作业,在这里记录一下学习过程~ (以免忘记这个软件咋用。。。)

    面对一个需要自学Multisim完成的作业,在这里记录一下学习过程~
    (以免忘记这个软件咋用。。。)

    Contents

    1 实验目的

    2 实验思路

    3 原理图及结果

    1.先来大体描述下 <实验目的> 
    

    ① 搭建一个电路,包含取样电阻待测元件(包括电阻R、电感L和电容C),二者为串联关系。
    其中 取样电阻 作为 参考指标
    ②然后测出不同元件的波形图

    乍一看有点懵,So,咋搞?

    2. 来小白式解说下<思路>吧
    

    首先心里大体有个数,这个电路应该长啥样呢?
    也许大概差不多……就是这个 示意图 加上 测量仪器
    (不要在意这个图上参数,这只是个示意图)
    在这里插入图片描述
    总之,就是 电源 + 取样电阻 + 待测元件 + 能测电信号的东东(说白了就是电压表、电流表、示波器之类的)

    器件 性能
    电源 示意图里画的是个 交流电压源 ,仿真时用 函数发生器 即可
    取样电阻 R0=24Ω(没必要太大,下面会谈到个人看法)
    待测元件 待测电阻R1=1kΩ(较大) 电感L1=10mH(较大) 电容C1=0.047uF(较小)
    示波器 测量电信号(示波器反映的是元件两端的电压信号)

    小备注电源信号源功能为主,因为要比较的是正弦交流电信号在不同器件上的 波形 差异,所以可以不考虑 偏置(电源的能源功能)

    Questions 个人理解
    R0较小 测量过程中,示波器的CH1反映的是 R0待测元件 共同作用产生的波形,但我们想要的是 待测元件 的波形,所以要使取样电阻小一些,使其在串联情况下对CH1采集到的电信号影响小,可以忽略。
    R1较大 R1作为待测元件,结合第一条,它对电路的影响应该足够大,从而使得与它串联的取样电阻R0的影响可以忽略。
    L1较大 增大感抗(就类似于第二条用了一个大电阻增加阻抗),对电路影响起主要作用。
    C1较小 增大容抗(同上)

    感抗 XL
    在这里插入图片描述
    容抗XC
    在这里插入图片描述
    同时,结合着这俩公式,很容易想明白
    增大 XL不仅可以选用较大电感L,还可以适当增大信号频率f
    增大 XC不仅可以选用较小电容C,还可以适当减小信号频率f

    但我们用函数发生器设置好频率以后就懒得换了。。。
    不然,每换一个 待测元件 测量时都要换一下 频率 怪麻烦的,所以实验中取了一个合适的频率~10kHz
    在这里插入图片描述
    哦!这个实验还要求Upp=4V(峰峰值 或者说 最高峰与最低峰的差值)
    所以这里设置函数发生器输出电信号的振幅为2V(2V-(-2V)=4V)

    3. 然后摆上我画的<电原理图>(萌新作品)
    


    也可以把那3个待测元件分别放到3个单独的电路里,懒得去画3个电路而已。。。

    打眼一看就可以明白:
    A通道(CH1)是并联在待测元件R0 两端,相当于采集的是这俩两端总共的电压波形。
    B通道(CH2)是并联在 R0 两端,相当于采集的是R0 两端的电压波形,这个波形反映的即为电流波形。

    至于这个图里为啥示波器负极要接地,因为实物操作的时候负极探头是接地(或悬空~内部本来就接地,悬空相当于接地)的。

    下面的展示中,红色待测元件两端的电压波形(实际为待测元件和取样电阻共同作用,只不过取样电阻被忽略了);橙色取样电阻两端的电压波形~ 除以电阻R0即表示为电流波形

    实验过程 实验结果
    只闭合S1 电阻R1与R0相位差为0电阻R1电压与电流相位差为0
    只闭合S2 在这里插入图片描述电感L1电压比电流相位超前 π/2
    只闭合S3 在这里插入图片描述结论:电容C1电压比电流相位滞后 π/2

    网课期间。。。只能用仿真

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  • 您只需将电路中的电压电流连接到块上,它就会显示电压电流之间的相位差。 此模块可用作实用程序模块,并可用作任何 simulink 模型中的子系统。 该模块是为离散仿真类型设计的。 为了在其他领域使用它,需要进行...
  • 正弦电压与电流

    2020-05-24 15:43:27
    交流电:方向和大小随时间变化的电动势、电压电流统称为交流电。 正弦交流电:按照正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。 正弦量的三要素: 幅值 角频率 初相角 频率周期 幅值有效值 交流电压电流表...

    交流电:方向和大小随时间变化的电动势、电压、电流统称为交流电。

    正弦交流电:按照正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。
    在这里插入图片描述

    正弦量的三要素:

    1. 幅值
    2. 角频率
    3. 初相角

    频率与周期

    在这里插入图片描述

    幅值与有效值

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    1. 交流电压、电流表测量数据为有效值
    2. 交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值
    3. 各种电设备的绝缘水平——耐压值是指电压的最大值。

    初相位和相位差

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    电压超前电流φ,或称电流滞后电压φ角。

    注意:

    1. 两同频率的正弦量之间的相位差为常数,与计时的选择起点无关。
    2. 不同频率的正弦量比较无意义。(同频率、同函数、同符号)
    展开全文
  • 行业分类-电子电器-基于浮动电压域的低杂散相位-电流转化电路.zip
  • 我们知道晶体三极管具有电压电流放大功能,有饱和、放大、截止三个工作区,有共射、共基、共集三种基本接法,其输入、输出信号随接法不同而相位不同,下面就共射接法各点电压电流变化情况做一探讨。通过分析我们...

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    • 我们知道晶体三极管具有电压、电流放大功能,有饱和、放大、截止三个工作区,有共射、共基、共集三种基本接法,其输入、输出信号随接法不同而相位不同,下面就共射接法各点电压、电流变化情况做一探讨。通过分析我们可以进一步认识三极管的放大原理,为电路分析打下良好的基础。

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    共发射极放大电路

    • 上图中C1、C2分别是输入、输出耦合电容,Rb为基极偏置电阻,Rc为集电极负载电阻,VT为npn三极管,输入电压为u1、发射结输入电压为u2、集电极负载电阻Rc两端电压为u3、集电极发射极之间的电压为u4、最后的输出电压为u5,基极电流为ib,集电极电流为ic,电源为Ec,该电路属于典型的、基本的共射放大电路,也即输入和输出的公共端为发射极

    • 我们通过选择合适的电路元件参数,使其发射结正偏、集电结反偏(Uc>Ub>0),那么该电路就工作在放大状态,输入、输出电流满足ic=βib关系,也即集电极电流是基极电流的β倍。

    • 设输入为一正弦交流小信号u1(注意是小信号,也即在±0.7v内,如果超过了这个范围会出现饱和失真、截止失真问题),其大小和方向均做周期性变化,平均值为零;经过电容C1的耦合后其与原直流偏置电压Ube叠加后变成了脉动直流信号u2,也即u2的波形和u1一样,但u2均为正值即u2>0,u2的平均电压不在为零,这样做的目的是因为发射结导通有一个死区电压,必须抬升电压后才能保证完整的信号输入,否则信号会被削去大部分,造成了严重的失真。见下图输入电压u1、u2波形图。

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    输入电压u1、u2波形图

    • 输入电压u1、u2是激励,基极电流ib是响应,基极电流ib、集电极ic的波形如下,ib与u1波形一致,也为脉动直流,三极管工作在放大区,符合ic=βib的关系,信号电流被放大,集电极电流ic波形与输入电流ib波形一致;也就是ib和ic是同相关系,要增加都增加,要减小都减小;见下图输入电流与输出电流波形图。

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    输入输出电流波形图

    • 因为Rc是纯电阻,因此集电极负载电阻两端电压u3与集电极电流ic是同相关系,它们之间的关系符合欧姆定律,即u3=icRc,因此u3也是脉动直流;而u4=Ec-u3,它们之间符合克希荷夫电压定律,u3增大那么u4减小,它们的和是定值Ec,也就是它们存在反相关系,那么u4与ic、ib也是反相关系,与u1也是反相关系,这就是共射接法的反相作用,根本原因是Rc的作用,试想如果我们从Rc上获取电压那么输入与输出就是同相关系了。u3u4的波形图如下图所示。它们均比输入电压u1幅度增大了许多。

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    u3u4变化波形

    • 由于u4在随着u1的变化而变化着,导致电容C4电压也指跟随变化,也即进行着充放电,而充放电的时候电流方向是不一样的,这样就将脉动直流电变成了交流电,也就输出电压u5是一个波形和u4一样,但有了负值,幅值远大于输入电压u1.且u5和输入电压u1是反相关系。

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    输出电压u5

    展开全文
  • 模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度,或频率,或相位随时间作连续变化,如目前广播的声音信号,或图像信号等.本文主要介绍 高线性光耦HCNR201的电压电流测量电路
  • 在含有电阻、电感和电容的交流电路中,电路两端电压与其电流一般是不同相的,若调节电路参数或电源频率使电流与电源电压同相,电路呈电阻性,称这时电路的工作状态为谐振。谐振现象是正弦交流电路的一种特定现象,它...

    在含有电阻、电感和电容的交流电路中,电路两端电压与其电流一般是不同相的,若调节电路参数或电源频率使电流与电源电压同相,电路呈电阻性,称这时电路的工作状态为谐振。

    谐振现象是正弦交流电路的一种特定现象,它在电子和通讯工程中得到广泛应用,但在电力系统中,发生谐振有可能破坏系统的正常工作。

    谐振一般分串联谐振和并联谐振。顾名思义,串联谐振就是在串联电路中发生的谐振。并联谐振就是在并联电路中发生的谐振。

    串联谐振

    简介

    在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。

    串联谐振发生的条件

    一个串联电路中,要想发生谐振,需要满足一定的条件。

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    67ba0212fbe227429a292f415ea0b696.png

    ,即:

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    时,

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    ,这时,电压与电流同相,电路中发生串联谐振。

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    ,可得

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    ,则谐振频率就是

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    串联谐振电路特点

    ● 总阻抗值最小

    ● 电源电压一定时,电流最大

    ● 电路呈电阻性,电容或电感上的电压可能高于电源电压

    谐振时电路中的能量变化

    电路向电源吸收的 Q=0 ,谐振时电路能量交换在电路内部的电场与磁场间进行。电源只向R提供能量。

    高电压可能会损坏设备。在电力系统中应避免发生串联谐振。而串联谐振在无线电工程中有广泛应用。

    串联谐振电路的应用

    利用串联谐振产生工频高电压,应用在高电压技术中,为变压器等电力设备做耐压试验,可以有效的发现设备中危险的集中性缺陷,是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。应用在无线电工程中,常常利用串联谐振以获得较高的电压。

    在收音机中,常利用串联谐振电路来选择电台信号,这个过程叫做调谐,下图即为其典型电路。

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    当各种不同频率信号的电波在天线上产生不同频率的电信号,经过线圈1L感应到线圈2L。如果振荡电路对某一信号频率发生谐振时,回路中该信号的电流最大,则在电容器两端产生一高于此信号电压Q倍的电压CU。而对于其它各种频率的信号,因为没有发生谐振,在回路中电流很小,从而被电路抑制掉。所以,可以改变电容C,以改变回路的谐振频率来选择所需耍的电台信号。

    并联谐振

    简介

    在电感和电容并联的电路中,当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位,即电源电能全部为电阻消耗,成为电阻电路时,叫作并联谐振。

    并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率。谐振时,电路的总电流最小,而支路的电流往往大于电路的总电流,因此,并联谐振也称为电流谐振。

    发生并联谐振时,在电感和电容元件中流过很大的电流,因此会造成电路的熔断器熔断或烧毁电气设备的事故;但在无线电工程中往往用来选择信号和消除干扰。

    并联谐振发生条件

    在以下两类电路中

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    发生并联谐振时,

    (a)

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    16716715377bc42a3acb2151797a225d.png

    可得

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    则谐振频率就是

    63de257421e66b894f29f1f8d405bdf6.png

    (b)

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    可得:

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    一般情况下,线圈电阻R远远小于XL,因此,忽略R得到

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    ,即得谐振频率

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    并联谐振电路的特点

    ● 电压一定时,谐振时电流最小

    ● 总阻抗最大

    ● 电路呈电阻性,支路电流可能会大于总电流

    并联谐振电路的应用

    LC并联谐振回路在通信电子电路中的应用由它的特点决定。具体来说,主要包括三大类,其一是工作于谐振状态,作为选频网络应用,此时呈现为大的电阻,在电流的激励下输出较大的电压;其二是工作于失谐状态,此时呈现为感性或容性,与电路中其他电感和电容一起,满足三点式振荡电路的振荡条件,形成正弦波振荡器;其三是工作于失谐状态,即工作于幅频特性曲线或相频特性曲线的一侧,实现幅频变换、频幅变换以及频相变换、相频变换,构成角度调制与解调电路。

    1、用作选频匹配网络的LC并联谐振回路

    选频即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声。在通信电子电路中,LC并联谐振回路作为选频网络而使用是最普遍的,它广泛地应用于高频小信号放大器、丙类高频功率放大器、混频器等电路中。这些电路的共同特点是:LC谐振回路不仅是一种选频网络,通过变压器连接方式,还起到阻抗变换的作用,减小放大管或负载对谐振回路的影响,可获得较好的选择性。

    高频小信号选频放大器用来从众多的微弱信号中选出有用频率信号加以放大,并对其他无用频率信号予以抑制,它广泛应用于通信设备的接收机中。单调谐放大器电路及交流通路如下图所示。

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    上图中,LC并联谐振回路作为晶体管集电极负载,它调谐于放大器的中心频率。在联接方式上,LC回路通过自耦变压器与本级集电极电路进行联接,与下一级的联接则采用变压器耦合。

    2、作为电容构成泛音晶体振荡器的LC并联谐振回路

    在外加交变电压的作用下,石英晶片产生的机械振动中,除了基频的机械振动外,还有许多奇次频率的泛音。当需要工作频率很高的晶体振荡器时,多使用泛音晶体振荡器。下图所示为泛音晶体振荡器。

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    上图中石英晶体与CL支路呈电感特性,以石英晶体、C2以及L1C1回路一起构成三点式振荡器,根据三点式振荡器的组成原则(射同它异),L1C1谐振回路应呈容性。假定图中石英晶体工作在5次泛音频率上,标称频率为5 MHz,为了抑制基频和3次泛音的寄生振荡,L1C1回路应调谐在3次和5次泛音频率之间,即3~5 MHz之间。由图(b)所示的L1C1谐振回路电抗特性曲线可知,对于5次泛音频率5 MHz,L1C1回路呈容性,电路满足三点式振荡条件,可以振荡。对于小于L1C1回路谐振频率的基波和3次谐波,回路呈电感特性,不符合射同它异的组成原则,不能产生振荡。对于7次及7次以上的泛音,虽然L1C1回路也呈容性,但此时的等效电容过大,振幅起振条件不能满足,振荡也无法产生。

    3、实现幅频变换和频相转换功能的LC并联谐振回路

    LC并联谐振回路阻抗的相频特性是一条具有负斜率的单调变化曲线,利用曲线中,线性部分可以进行频率与相位的线性转换,这主要应用在相位鉴频电路中;同样,LC并联谐振回路阻抗的幅频特性曲线中的线性部分也可以进行频率与幅度的线性转换,因而在斜率鉴频电路中也得到了应用。

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    以斜率鉴频器为例,如图所示,图(a)是谐振回路的输入电流与输出电压。图(b)是其中的频率一振幅变换原理。图(c)为单失谐回路鉴频器原理图。

    调频信号的电流是等幅、频率随调制信号变化的电流。当此电流通过斜率鉴频器的频率一振幅变换网络时,由于LC并联谐振网络的中心频率为f0,输入的高频信号使LC网络一直处于失谐状态,即工作于谐振曲线上以A为中心的BC之间的区域。当输入信号频率增大时,工作点由A向C移动,对应的输出电压由Uma减小为Umc;反之,当输入信号频率减小时,工作点由A向B移动,对应的输出电压由Uma增大为Umb。当输入信号最大频偏△f变化不大时,线段BC很短,可近似看作直线,因此它所产生的频率-振幅变换作用是线性,输出电压振幅的变化与输入信号频率的变化呈线性关系。因此网络可以将等幅的调频信号变成调幅-调频信号,该信号再经过二极管包络检波器就能够解调出输出信号。

    展开全文
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交流电路电压与电流的相位