信號(hào)處理電路-移相電路設(shè)計(jì)

移相電路是一種特殊的信號(hào)處理電路，改變輸出信號(hào)相對(duì)與輸入信號(hào)的相位（時(shí)延），不改變信號(hào)的幅度。移相電路在實(shí)際工程中應(yīng)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(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，所以必須會(huì)用到電容器，其實(shí)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(yīng)是首要考慮因素。不影響信號(hào)幅度但會(huì)導(dǎo)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(yīng)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(wú)窮大時(shí)，相位響應(yīng)會(huì)從0°變化至360°(雙極點(diǎn)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(shí)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(jiǎn)單的RC高(圖1A)，則電路的相移范圍為?180°(0 Hz)至0°(高頻)。當(dāng) ω = 1/RC時(shí)，為?90°。可將電阻設(shè)為可變，以便在具體頻率下進(jìn)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(hào)會(huì)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(gè)運(yùn)算放大器。同時(shí)記住，全通濾波器也可實(shí)現(xiàn)為1 – 2 BP。

我們可以利用本文中討論的帶通實(shí)現(xiàn)方式來(lái)構(gòu)建該濾波器，但一定要知道， BP是否會(huì)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(jié)構(gòu)十分有用，因?yàn)槠湓鲆婀潭?。

• 在選擇運(yùn)算放大器時(shí)，我們主要考慮帶寬問(wèn)題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，放大器在諧振頻率下的開(kāi)環(huán)增益不得低于20 dB。同時(shí)，由于反饋網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)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(jié)了多種有源濾波器實(shí)現(xiàn)方式的設(shè)計(jì)方程式。在所有情況下， H、 ωo、 Q和α都是已知的，取自設(shè)計(jì)表。

一階全通設(shè)計(jì)方程

二階全通設(shè)計(jì)方程