移相電路就是對(duì)輸入信號(hào)(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(jì)技巧與方法:
一、全通濾波器實(shí)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(dòng)的相位隨R3和C而改變,在C和R3確定時(shí)其移相是arctan函數(shù),非線性的,當(dāng)WR3C較小時(shí),近似線性arctan(x)=x,|x|<=0.5,仿真伯德特的相位如下:
上圖可見(jiàn),在WR3C較小時(shí),是線性相移,即確定最最高頻率Wmax后可以反向計(jì)算R3C<=0.5/Wmax,確定線性相移應(yīng)用的時(shí)間常數(shù)R3C。
二、反饋控制設(shè)計(jì)舉例
現(xiàn)在需要設(shè)計(jì)一個(gè)電路,實(shí)現(xiàn)輸入頻率在一定范圍內(nèi)變化、輸入信號(hào)的初始相位變化時(shí),輸出信號(hào)始終超前輸入信號(hào)90°,而輸出信號(hào)幅度保持與輸入信號(hào)幅度相同。這該如何實(shí)現(xiàn)?
應(yīng)用前述的全通濾波器,好像有希望實(shí)現(xiàn),關(guān)鍵是要能調(diào)整C與R3,而且要?jiǎng)偤谜{(diào)整到對(duì)輸入信號(hào)移相90°,這是問(wèn)題的關(guān)鍵。我們把問(wèn)題細(xì)分一下:
1)如何改變C或R3?
2)如何檢測(cè)相位差?這其實(shí)就是要根據(jù)相位差來(lái)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(shuō)1),改變C當(dāng)然不能人去手動(dòng)調(diào)節(jié),要用電信號(hào)自動(dòng)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(gè)有些問(wèn)題:首先太復(fù)雜,意味著你要使用單片機(jī),而且數(shù)字電位器都是離散電阻值,假設(shè)一步對(duì)應(yīng)100歐姆,1.5khz時(shí)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?yàn)橐徊綄?duì)應(yīng)100歐姆的數(shù)字電位器只有900歐姆、1000歐姆,沒(méi)有923.56歐姆,會(huì)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(méi)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(jì)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(kuò)展JFET的線性,下個(gè)推文再詳述
再說(shuō)2),這里關(guān)鍵是需要一個(gè)鑒相器,來(lái)檢測(cè)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(jiǎn)單選擇乘法器做鑒相器
先給出整體仿真電路和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
這個(gè)電路的基本思想:就是檢測(cè)90°相位差,以此對(duì)R3形成反饋控制,最終實(shí)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(jì)其實(shí)基本思想都很簡(jiǎn)單,都是圍繞反饋?zhàn)鑫恼拢?/p>
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