『壹』 如何設計0度到180度的模擬移相電路
設計0度到180度的模擬移相電路的方法:
1. 確定電路的基本結構。模擬移相電路通常由信號輸入、移相器件、輸出緩沖等部分組成。其中,移相器件是核心,它的性能決定了移相的范圍和精度。
2. 選擇適當的移相器件。可以選擇矢量調制器、數字移相器或模擬移相器等,以滿足0度到180度的移相需求。這些器件能夠改變信號的相位,從而實現信號的移相。
3. 設計反饋和校準電路。為確保移相的准確性,需要設計反饋電路來監測移相後的信號相位,並通過校準電路進行微調,以確保相位精度。
4. 進行電路模擬和測試。完成電路設計後,需要進行模擬測試,驗證電路的性能是否滿足要求。這包括檢查移相范圍、精度、穩定性等指標。若測試結果滿足要求,則可進行實際製作;否則,需要調整電路設計。
詳細解釋:
1. 電路基本結構的設計:模擬移相電路的核心是移相器件,因此需要設計一個能夠接收輸入信號、處理信號並輸出移相後信號的電路結構。其中,輸入和輸出部分需要確保信號的穩定性和完整性。
2. 移相器件的選擇:移相器件是實現信號移相的關鍵。不同的移相器件具有不同的特性和性能,因此需要根據實際需求選擇合適的器件。例如,矢量調制器可以實現較寬的移相范圍,而數字移相器和模擬移相器則具有較高的精度。
3. 反饋和校準電路的重要性:即使選擇了合適的移相器件,由於電路的不完美性和外部環境的影響,移相的精度可能會受到一定的影響。因此,設計反饋和校準電路是非常重要的,它們可以實時監測移相後的信號相位並進行微調,從而確保移相的精度。
4. 電路模擬和測試的必要性:實際製作前,通過模擬測試可以預先了解電路的性能,包括移相范圍、精度、穩定性等。這有助於及時發現設計中的問題並進行調整,從而提高實際製作的成功率。
總的來說,設計0度到180度的模擬移相電路需要綜合考慮電路結構、移相器件的選擇、反饋和校準電路的設計以及電路的模擬和測試。通過合理的設計和優化,可以實現高性能的模擬移相電路。
『貳』 怎樣設計精確移相90度的電路
這個移相信號必須是單一頻率的,需要具體問題具體分析的,
一般的,通過阻容回電路答(至少二級)進行相移,用比較器截取,這個需要元器件有足夠的精度;
另外,就是再生信號方式,即輸出信號,不是輸入信號的延續,但是相似與相關
如輸入信號波形是正弦波的,通過鎖相環及壓控振盪器VCO,獲得新的相位超前或滯後90°的正弦波,又比如占空比為50%的方波,通過四倍頻後,再與原信號相與,即可獲得90度移相的脈沖信號;
『叄』 電路分析(二)精確移相電路的設計舉例
姓名:劉爍爍 ;學號:20181213904;學院:廣州研究院
【嵌牛導讀】移相電路怎麼分析?
【嵌牛鼻子】電路、原理、公式
【嵌牛提問】移相電路的原理是什麼,怎麼分析它?
【嵌牛正文】分析、模擬和設計一個移相電路
移相電路就是對輸入信號(一般是正弦波)進行相位控制,而不改變其幅度,本推文以移相電路為例,展示模擬電路的反饋設計技巧與方法:
一、全通濾波器實現移相
以上是兩種移相電路 的原理,其輸出幅度保持不變,移動的相位隨R3和C而改變,在C和R3確定時其移相是arctan函數,非線性的,當WR3C較小時,近似線性arctan(x)=x,|x|<=0.5,模擬伯德特的相位如下:
上圖可見,在WR3C較小時,是線性相移,即確定最最高頻率Wmax後可以反向計算R3C<=0.5/Wmax,確定線性相移應用的時間常數R3C。
二、反饋控制設計舉例
現在需要設計一個電路,實現輸入頻率在一定范圍內變化、輸入信號的初始相位變化時,輸出信號始終超前輸入信號90°,而輸出信號幅度保持與輸入信號幅度相同。這該如何實現?
應用前述的全通濾波器,好像有希望實現,關鍵是要能調整C與R3,而且要剛好調整到對輸入信號移相90°,這是問題的關鍵。我們把問題細分一下:
1)如何改變C或R3?
2) 如何檢測相位差?這其實就是要根據相位差來反饋控制C或R3的變化,可以採用模擬控制也可用數字控制方式。
先說1),改變C當然不能人去手動調節,要用電信號自動調節,首先想到的就是反向偏置的變容二極體,本推文我們不選擇改變C,如果是改變R3那麼如何做?當然不能用普通電位器了
,我們還是需要能電控改變阻值的東東:
a)不少人可能首先想到的是數字電位器,這個有些問題:首先太復雜,意味著你要使用單片機,而且數字電位器都是離散電阻值,假設一步對應100歐姆,1.5khz時需要900歐姆,剛好合適,而1.525khz輸入頻率,如果需要923.56歐,就完了,因為一步對應100歐姆的數字電位器只有900歐姆、1000歐姆,沒有923.56歐姆,會影響控制精度,所以數字電位器不是最佳方案。那麼你非要使用數字電位器又該怎麼辦?那也不是沒有辦法,只是精度差一些:比如,你可以參考PWM控制的思路,在20次控制中,1000*(20-x)/20+900*x/20=923.56,計算出x次選擇900歐,剩下(20-x)選擇1000歐。
b)還有就是選擇JFET管,工作在可變電阻區,這是非常好的方案,只是要控制JFET的工作電壓和擴展JFET的線性,下面詳述
再說2),這里關鍵是需要一個鑒相器,來檢測相位差,二極體鑒相器、二極體平衡環狀鑒相器、乘法器....都可以做鑒相器,這里為了簡單選擇乘法器做鑒相器
先給出整體模擬電路和模擬實驗結果:
下面看看反饋跟蹤控制電路,其由鑒相器和JFET可變電阻構成:
1)鑒相器這里採用的是乘法器,把輸出信號Asin(wt+Po)與輸入信號Asin(wt+P1)相乘,sina*sinb=-0.5[cos(a+b)-cos(a-b)],當兩者差90°時結果只有cos2wt 二倍頻分量,無直流分量,而非90°相位差時,會有一個直流分量0.5*cos(Po-P1), 推文中使用一個一階RC取出直流分量,然後對直流分量進行積分,這個積分器是必須的,其作用就是如果誤差沒有消除就不斷增強調節作用,此處如果換成放大器就沒有持續調節作用了,其實這就是PID控制中的積分環節,目的就是消除最終的穩態誤差!此電路只是臨時起意設計的,參數還沒有優化計算。
2)JFET可變電阻
jFET的輸出電流ID與VGS(柵源電壓)、VDS(漏源電壓)關系如下,可以推導出其輸出導納gDS
現在如下圖所示,通過R3/R2引入對Vds信號的反饋,目的是減小JFET輸出電阻的非線性,造成非線性的原因從上圖的gDS公式可見其還是Vds的函數,因此我們的做法還是負反饋!引入對Vds信號的負反饋來抑制Vds對ID的影響!
失真補償以後,失真度降為0.022%,這改善非常明顯, 記住善於應用負反饋者,如果模擬電路世界的天下一分為四,你已得其一!是不是有點當年諸葛大神的隆中對三分天下的意思?
這種JFET低失真可變電阻很有用,例如下圖的低失真系數的正弦波振盪器:
紅色區域左下角的1:1運放就是為了隔離R8/R9/VR對R4的負載效應; TL071也是反饋控制中的積分環節,目的一樣是消除穩態誤差;D2/D3構成主要的信號幅度信息提取網路,採用半波整流電路取出正半周信號,通過積分器其實就是半波整流輸出信號的平均直流分量,該分量與正弦波的幅度成比例:
二極體半波整流雖然簡單而且不精確,但是和積分器搭配卻是很常見的信號幅度提取與反饋控制的手段!
『肆』 移相器設計電路
移相器設計電路的關鍵在於構建一個能夠在指定范圍內實現相位移動的電路,以下是一個90度移相電路的設計思路:
電路功能:
電路工作原理:
相位可變范圍的計算:
電阻值的選擇:
電容器的誤差與可變電阻的范圍:
通過上述設計思路,可以構建一個具有平坦頻率特性的90度移相電路,並且相位移動范圍可在0~180度內變化。在實際應用中,還需根據具體需求進行進一步的優化和調整。