精確移相電路的設(shè)計舉例(1)

移相電路就是對輸入信號(一般是正弦波)進(jìn)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(shè)計技巧與方法：

一、全通濾波器實現(xiàn)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(shù)，非線性的，當(dāng)WR3C較小時，近似線性arctan(x)=x,|x|<=0.5，仿真伯德特的相位如下：

上圖可見，在WR3C較小時，是線性相移，即確定最最高頻率Wmax后可以反向計算R3C<=0.5/Wmax,確定線性相移應(yīng)用的時間常數(shù)R3C。

二、反饋控制設(shè)計舉例

現(xiàn)在需要設(shè)計一個電路，實現(xiàn)輸入頻率在一定范圍內(nèi)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(xiàn)？

應(yīng)用前述的全通濾波器，好像有希望實現(xiàn)，關(guān)鍵是要能調(diào)整C與R3,而且要剛好調(diào)整到對輸入信號移相90°，這是問題的關(guān)鍵。我們把問題細(xì)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(jù)相位差來反饋控制C或R3的變化，可以采用模擬控制也可用數(shù)字控制方式。

先說1），改變C當(dāng)然不能人去手動調(diào)節(jié)，要用電信號自動調(diào)節(jié)，首先想到的就是反向偏置的變?nèi)?a target="_blank">二極管,本推文我們不選擇改變C，如果是改變R3那么如何做？當(dāng)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(shù)字電位器，這個有些問題：首先太復(fù)雜，意味著你要使用單片機，而且數(shù)字電位器都是離散電阻值，假設(shè)一步對應(yīng)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(yīng)100歐姆的數(shù)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(shù)字電位器不是最佳方案。那么你非要使用數(shù)字電位器又該怎么辦？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(qū)，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，下個推文再詳述

再說2），這里關(guān)鍵是需要一個鑒相器，來檢測相位差，二極管鑒相器、二極管平衡環(huán)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

先給出整體仿真電路和仿真實驗結(jié)果：

這個電路的基本思想：就是檢測90°相位差，以此對R3形成反饋控制，最終實現(xiàn)輸出嚴(yán)格超前輸入90°的效果，很多貌似神奇的電路設(shè)計其實基本思想都很簡單，都是圍繞反饋做文章！