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(zhì)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(shù)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(diào)制電路中。
全通濾波器的傳遞函數(shù)為:
全通傳遞函數(shù)可以合成為:
一階全通
一階全通濾波器的一般形態(tài)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(diào)節(jié)。
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)。
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(xiàn)為1 – 2 BP。
我們可以利用本文中討論的帶通實現(xiàn)方式來構建該濾波器,但一定要知道, BP是否會使相位反轉(zhuǎn)。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(jù)經(jīng)驗,放大器在諧振頻率下的開環(huán)增益不得低于20 dB。同時,由于反饋網(wǎng)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(xiàn)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
二階全通設計方程
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