Составители:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Измерение фазового сдвига между двумя напряжениями одной частоты.
1. Цель работы.
Приобретение практических навыков измерения фазового сдвига в
радиотехнических цепях.
2. Основные теоретические положения.
Фазовым сдвигом двух гармонических сигналов одинаковой частоты U
1
=
V
1
sin (wt+ϕ
1
) и U
2
= V
2
sin (wt+ϕ
2
) называют модуль разности начальных фаз :
ϕ = [ϕ
1
- ϕ
2
]. Измерения фазового сдвига важны при исследовании
четырехполюсников (усилителей, фильтров, трансформаторов) и при снятии
фазочастотных характеристик радиоустройств в различных диапазонах частот.
Для измерения фазового сдвига применяют следующие основные
принципы: осциллографический, преобразования во временной интервал и
дискретного счета, причем выбор принципа определяется условиями
измерений, параметрами сигнала и требованиями к точности измерений. Из
осциллографических принципов измерения разности фаз наиболее простым и
распространенным является метод эллипса, при котором два гармонических
сигнала одинаковой частоты подаются на горизонтальные и вертикальные
отклоняющие пластины электроннолучевой трубки (ЭЛТ) осциллографа. При
этом на экране осциллографа получается осциллограмма в виде эллипса.
Совместив центр эллипса с началом координат и измерив по масштабной сетке
на экране размеры А и В (рис.1), можно рассчитать фазовый сдвиг по формуле:
ϕ = arcsin
B
A
Также в настоящее время широко используются электронные фазометры
– стрелочные и цифровые, цифровые фазометры включают измерительный
преобразователь фазового сдвига во временной интервал с последующим
применением принципа дискретного счета.
Пределы, в которых находится измерительный фазовый сдвиг,
определяются формулой
ϕ
пок
- ε ≤ ϕ ≤ ϕ
пок
+ ε (2)
где ϕ
пок
– показание средствоа измерений, ± ε – максимально допустимое
абсолютное отклонение показания от измеряемого фазового сдвига.
В данной работе измеряется разность фаз между сигналами
синусоидальной формы на входе и выходе фазосдвигающей RC-цепи (Рис.1) с
использованием цифрового измерителя разности фаз (фазометра) и
осциллографа. Кроме того рассчитывается значение фазового сдвига по
формуле:
