模電課程設(shè)計報告--三相正弦波振蕩電路

1、<p>　　引言：三相正弦波是實驗室、教學(xué)等場合經(jīng)常需要用到的信號。通常情況下，可以通過變壓器從電網(wǎng)獲得，但在使用時很不方便，也不安全。因此，研究三相正弦波電子振蕩器是很有實際意義的。</p><p>　　一、 課題名稱：頻率為1kHz的三相正弦波振蕩器</p><p>　　二、 實驗?zāi)康模?、掌握一階全通網(wǎng)絡(luò)、濾波器、振蕩電路的原理；</p><p>

2、;　　2、設(shè)計頻率為1kHz的三相正弦波振蕩器，獲得高精度的三相波形。</p><p><b>　　三、 任務(wù)與要求</b></p><p>　　1、設(shè)計一個可產(chǎn)生三相正弦波的振蕩電路；</p><p>　　2、使用multisim仿真并獲得波形。</p><p><b>　　四、 實驗原理</b&g

3、t;</p><p><b>　?。ㄒ唬┮浑A全通網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　上圖中的一階全通網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)可以表示為：。</p><p>　　其中T=RC,是網(wǎng)絡(luò)時間常數(shù)，該網(wǎng)絡(luò)在全頻域有單位增益，相移為 。 通過設(shè)置參數(shù)，可使得1kHz的信號通過該一階全通網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相移為120度，因此，使用三個一階全通器組成一個移相電路，可使得每相之

4、間的相位差為120度，并且總相移位360度。 </p><p>　　三階移相網(wǎng)絡(luò)（輸入信號頻率為1kHz）</p><p><b>　　移相網(wǎng)絡(luò)的波形 </b></p><p>　?。ǘ┢鹫窈头€(wěn)幅電路</p><p>　　振蕩電路必須包含起振和穩(wěn)幅（非線性）環(huán)節(jié)。起振條件是該電路的電壓增益AuF>1（F為移相網(wǎng)絡(luò)

5、的增益，始終為1），穩(wěn)定運行條件是AuF=1,且相移始終保持為2kπ。上圖為振蕩電路的起振環(huán)節(jié)，在信號幅值較小時，未達到二極管導(dǎo)通電壓，因此，2個二極管截止，此時AuF>1；當經(jīng)過一段時間振蕩后，輸出信號幅值達到二極管的導(dǎo)通電壓，理想二極管情況下，二極管的導(dǎo)通電阻為0，此時AF=1。但考慮到二極管自身有導(dǎo)通電阻，因此這里二極管導(dǎo)通時AF仍大于1（下面將闡述原因）。</p><p><b>　?。ㄈ?/p>

6、）低通濾波</b></p><p>　　在計算過程中發(fā)現(xiàn)多階全通網(wǎng)絡(luò)會產(chǎn)生多頻率振蕩的問題。原因如下：n階全通網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相移為，只要相移為360度的整數(shù)倍，都滿足相位條件。解方程（其中n為一階全通網(wǎng)絡(luò)的階數(shù)，k為整數(shù)）可得多個頻率都滿足振蕩的相位條件。因此為了去除高次諧波振蕩而影響預(yù)期的波形，那么必須在環(huán)路中加上低通濾波環(huán)節(jié)（如上圖）。但加上濾波電路之后，信號會產(chǎn)生衰減，因此前面的穩(wěn)幅電路在穩(wěn)定振蕩之

7、后Au要大于1，這樣才能保證整體AF=1。另外，濾波電路還會產(chǎn)生相移，這樣振蕩電路就不滿足相位條件，因此要進行相位補償，把低通濾波電路和第一階相移電路的整體相移設(shè)定為120度。</p><p>　　仿真電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　波形如下圖所示：</b></p><p>　　（四）加入LC諧振環(huán)節(jié)的振蕩電路</p>

8、;<p>　　在仿真過程中，出現(xiàn)了一系列問題。電路在振蕩一段時間后會出現(xiàn)三相正弦波形，但是電路中還存在很大的交流成分，而且直流成分原來越大，最后將交流信號淹沒。因此，要在電路中濾掉直流信號，起初在三相正弦振蕩器的環(huán)路中加上LC諧振電路來濾波，在濾波的同時又不改變相移。加入LC諧振電路的電路圖：</p><p><b>　　波形如下圖所示：</b></p><

9、p>　?。ㄎ澹┘尤霂V波的振蕩電路</p><p>　　通過分析波形可以發(fā)現(xiàn)，加入LC諧振電路在一定程度上可以限制直流成分，使得直流成分不至于很大，但穩(wěn)定振蕩之后波形中還是存在3.6v的直流成分，對波形還是產(chǎn)生了很大的影響。為了濾掉直流成分，還嘗試在環(huán)路中加上變壓器環(huán)節(jié)，但也達不到預(yù)定的目標。最后，嘗試把低通濾波換成帶通濾波（要進行相應(yīng)的相位和增益補償），仿真之后直流成分大大減小，取得了很好的效果。<

10、;/p><p><b>　　帶通電路圖：</b></p><p>　　1kHz的正弦波通過濾波器后幅值和相位的變</p><p>　　通過波形分析：幅值基本不變，相移為1.46度。</p><p>　　帶通濾波振蕩電路圖：</p><p>　　仿真波形如下圖所示：</p><p&g