work04.md

移相电路设计实验

仪器使用练习的报告

按上周通知的，仪器使用练习也需要有数据记录和实验报告。其中 115 实验室的 几乎没有签字的，不知道你准备怎么提交报告，难道单纯靠回忆？实验前的讲解你 听了吗？如果是这样，那么预计下周的实验你做不到按时完成。

仪器使用练习的报告主要是写你在实验室做的哪些练习，调整了什么，测量了什么， 有什么波形和数据等等，对思考题和练习题的解答等。请附数据记录纸的照片，要 有姓名学号等信息，不要很高像素的，几百像素就够了。

上周忘了说了。注意一下： 实验室的示波器支持将波形直接存盘，以后实验要携带 U 盘，可以直接存储示波 器屏幕或者保存数据文件然后用软件画图，不要手画或者手机拍照。

怎样做实验

不可否认，从预习、到数据记录、再到报告，我看到不少同学在瞎混。不仅仅对基 本原理和技能的掌握很不好，而且压根儿就没想要去很好地把任务完成。可以理解 的是其他课程或活动比较紧，所以没有太多时间花在实验课程上。但不可谅解的是 在实验室内时没有专注在实验本身上。

当然我们同学也会权衡这么一门两学分不到的实验课，值得要求这么多这么高，值 得你花那么多时间在上面吗？确实从学分、绩点收入来衡量的话，实验课确实为你 贡献不了多少，对你大学的影响有限。

但你去从学习的渐进过程去看，从对你的专业和职业素养训练来看，实验课却是非 常关键的一环。即使是对一些你觉得已经知道或懂得的东西，你有没发现你以前的 懂并非真的懂了，你会发现原来这里是这个样子的，那些东西原来用在那个地方。 你会发现，你学的一些课程的知识以前是割裂的，现在可以联系到一起。有这样的 发现，只存在于你去用它的时候。只有你会使用用它们，只有你能用自己的话语讲 解出来的时候，才是真的懂了。这就是为什么你需要自己动手实验与写报告。当你 听到人家说学校里学的都过时了没用的时候，对这话是否信服，你是否有着自己的 判断呢？如果说是都没用，那么原因很简单，你从来就没用过它们。你学了只是使 你的未来成为可能，而去用了才把未来的你变成现实。

实验与完成一个项目或工程或一件举足轻重的事是相通的，你如何将之又快又好有 专业水准的完成并呈现出来，未来你要做的工作不过是你现在要做的放大版。给各 位壮士再送上碗鸡汤吧： 你为何不会成就伟业

你可以去寻找你的 passion 所在，其实也可以在你现在做的事情上种下 interest 和 passion 的种子。有一些经历后，你会知道当你从在做的事情上有了些收获后， 不管是物质上情感上还是精神上的，你会慢慢就有兴趣了甚至激情了。你要做的 是，开始一个第一推动、迈出第一小步，这开始的第一小步可能你是没什么兴趣没 啥动力，但有意识地引导和逼自己一下，一次比一次做的更多更好，你就会从中获 得越来越多的正反馈，兴趣动力就开始正向增长了。

有多少人的人生都是这样子的：读大学或者研究生时做事情推一步才走一步，反正 导师又没给钱，我也没兴趣；工作的时候任务凑合完成就可以了，兴趣本来就不大， 老板给的这点儿银子也只能买到这种价位的成果；你自己做了老板开了公司后， 承接了工程或项目，就想对方给的款就这么点儿，还想要怎样的工程或产品质量， 马马虎虎达到基本的要求就可以交货了。而以上的对立面们是这么想的：导师想你 又没好好干活，我怎么会给你发钱呢；老板想就你完成的工作的那个样子，也就只 能给这样的薪水，更高怎么可能；购买的你公司的产品或服务的单位会想就你做的 这些东西，给这么些钱买已经是很大方了好不好。你会看到，每个人都会觉得自己 付出的多而得到的少。

那么你觉得上面这种困局，这种互相得不到认可和信任的困局应该如何解呢？哪一 方应该率先破冰开始第一推动开启正向反馈的良性合作关系呢？不知道你心中的答 案是什么？有什么理由？我给的答案是做事情的那一方而不是出钱的那一方要首先 破局，原因是首先把事情做好的那一方比首先多付钱的哪一方在这个正向互动中收 益更大。因为获得的金钱收益只是暂时的，而认真负责高质量地做好每一件你已经 在做的事情，赢得的是你的未来，那些事情证明你任何时候都是一个值得信赖的伙 伴，这在任何的关系中都是至为关键的一点，信任在无形中都是被放在第一位的。 做人有原则、做事靠谱，你才是值得信赖的同学、朋友、恋人、家人、员工、兄弟、 姐妹、老板、领导等等等。

那么本节我说的是做实验吗？你看看你的前后左右当然还有中间那个同学，他(她) 做实验靠谱不靠谱呢？

移相电路设计实验说明

关于下周移相电路实验的预习要求，我还是说的具体点吧。

1. 了解哪些地方会用到移相电路。

2. 了解移相电路都有哪些实现方法，适用场景如何，分为哪些类。

3. 掌握 RC 移相电路的原理，并根据预习要求做好必要的计算。

4. 根据实验内容计划好要做哪些测量记录哪些数据。

5. 看一下交流毫伏表的资料，有几个测量用到毫伏表。

下面是具体些的说明，务必仔细看清要求。

搞清楚相位差测量的原理。提示：$\Delta \varphi = \omega \Delta t = 2 \pi f \Delta t$，需要测量时间差 $\Delta t$。或者根据实验讲义附录一的最后一个练 习题的方法测量。

根据以上的测量原理，自行计划好在示波器上进行以上测量的步骤。

结合电路分析和信号与系统中传输函数的概念，能根据传输函数计算相位差。提示， RC 移相电路一和二的传输函数分别为 $$H(\mathrm{j}\omega) = \dot{U}_o / \dot{U}_i = \frac{\frac{1}{\mathrm{j} \omega C}}{R + \frac{1}{\mathrm{j} \omega C}}$$ $$H(\mathrm{j}\omega) = \dot{U}_o / \dot{U}_i = \frac{R}{R + \frac{1}{\mathrm{j} \omega C}}$$ 以上函数的幅角即相位差，模反应了输出信号与输入信号的幅度之比。

选几个不同的 R、C 值 (选你手头上有的，不要太大也不要太小)，用电路仿真软 件或者数学软件，绘制移相电路的幅频特性曲线和相频特性曲线 (这俩是什么鬼？)， 注意一般需要将频率用对数坐标来表示，幅度或有效值用分贝 (什么？) 或者 对数坐标来画。为什么？

自己给定几组频率和相位差，计算出合适的 R、C 数值，设计 RC 移相电路。可以 在电路仿真软件中验证，如果手头有这一大小的 R、C 器件，则可以不用按照讲义 上指定的 \SI{1}{\kilo\ohm}、\SI{1}{\micro\farad} 的数值。

根据讲义的 \SI{1}{\kilo\ohm}、 \SI{1}{\micro\farad} 的数值，或根据自己选 定的手头有的器件的数值，绘制两移相电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。根据 这两曲线，确定信号源的输出幅度、测量时要调整的频率上、下限。

提示：RC 移相电路一是一个低通滤波电路，电路二是一个高通滤波电路 (这俩是 啥？)。电路一的频率上限和电路二的频率下限要考虑到滤波电路的截止频率。最 高频率要考虑到示波器带宽。

根据频率的上下限，以及两特性曲线的形状，确定要测量的各个频率点，要分布开， 曲线变化较快处要增加频点。不要少于 10 个频率，推荐 15 个以上。

示波器在使用之前一定要做探头校正和补偿，必要是使用小的起子调整探头上的螺 丝。因测量的频率范围较宽，为保证测量的准确性，校正、补偿和测量时设置示波 器探头在“X10”位置。

实验中要记录的数据如下：

1. 选定的电阻、电容的测量值。

2. 选定一个适当的频率，用示波器两通道同时显示输入输出两个波形，不要超过 两个波峰，波形尽量充满频幕。将屏幕波形保存到 U 盘；将示波器切换到 XY 模式，使图形尽量充满屏幕，将波形保存到 U 盘。再将示波器切换回 YT 模 式 (后面就不需要 U 盘保存波形了)

3. 用示波器测量以上两波形的有效值并记录。然后用毫伏表分别测量输入输出端 的电压，记录并与示波器测量的结果比较。

4. 对 RC 移相电路一，按计划改变输入信号频率，做好数据记录。

5. 对 RC 移相电路二，按计划改变输入信号频率，做好数据记录。

6. 以上 4、5 两步对每个频率的信号需要记录的数据有频率、输入信号的幅度 (用 V/mV 或者 dB 做单位，可以测量峰值、峰峰值或者有效值，需统一并注 明)，时间差或者或者 XY 模式时 A、B 两个电压。

7. 其他未注明的但实验中测量的所有数据都要记录并做好说明。

以上的要求你做到了哪些，你就知道自己的分数档次了。

祝顺利并乐在其中