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信號處理電路-移相電路設計

冬至子 ? 來源:電子類畢業設計 ? 作者:SDI_ELECTRONIC ? 2023-10-13 14:16 ? 次閱讀

移相電路是一種特殊的信號處理電路,改變輸出信號相對與輸入信號的相位(時延),不改變信號的幅度。移相電路在實際工程中應用廣泛,如鎖定放大器、外差接收、同步、波形合成等。

移相電路的本質是改變輸出信號與輸入信號的相位關系,所以必須會用到電容器,其實移相電路也可稱為全通濾波器

在多數情況下,濾波器的幅度響應是首要考慮因素。不影響信號幅度但會導致相移的另一類濾波器稱為全通濾波器。該濾波器的目的是給電路的響應增加相移(延遲)。全通濾波器的幅度在所有頻率下一致。

然而,在頻率從0掃頻至無窮大時,相位響應會從0°變化至360°(雙極點濾波器)。全通濾波器的一種用途是提供相位均衡,一般用在脈沖電路中。同時也可用在單邊帶、抑制載波 (SSB-SC)調制電路中。

全通濾波器的傳遞函數為:

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全通傳遞函數可以合成為:

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一階全通

一階全通濾波器的一般形態如圖 1所示。如果其功能為簡單的RC高(圖1A),則電路的相移范圍為?180°(0 Hz)至0°(高頻)。當 ω = 1/RC時,為?90°。可將電阻設為可變,以便在具體頻率下進行延遲調節。

如果將功能改成低通功能(圖1B),則濾波器仍然為一階全通,延遲等式仍然有效,但信號會反相,變化范圍為0°(直流)至?180°(高頻)。

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二階全通

圖2所示二階全通電路首次由 Delyiannis描述。這種電路的最大魅力在于只需要一個運算放大器。同時記住,全通濾波器也可實現為1 – 2 BP。

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我們可以利用本文中討論的帶通實現方式來構建該濾波器,但一定要知道, BP是否會使相位反轉。另外需要記住BP部分的增益必須為2。為此,雙放大器帶通濾波器(DABP)結構十分有用,因為其增益固定為2。

  • 在選擇運算放大器時,我們主要考慮帶寬問題。根據經驗,放大器在諧振頻率下的開環增益不得低于20 dB。同時,由于反饋網絡中有一個電容,所以,可能不大適合使用電流反饋放大器。

圖3和圖4總結了多種有源濾波器實現方式的設計方程式。在所有情況下, H、 ωo、 Q和α都是已知的,取自設計表。

一階全通設計方程

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二階全通設計方程

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