移相电路制作

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1、移相电路在今年全国TI杯电赛和珞珈学院的电子设计竞赛中，移相电路是一个设计要点，题目要求采用模拟电路移相的方法，本文这里仅就模拟电路的移相进行一定的探讨，希望能对大家有所帮助。最简单的模拟电路移相是RC移相和LC移相，我们一般采用RC移相电路。图1用相量图表示了简单串联电路中电阻和电容两端的电压UR、UC和输入电压U的关系，值得注意的是：相量法的适用范围是正弦信号的稳态响应，并且在R、C的值都已固定的情况下，由于Xc的值是频率的函数，因此，同一电路对于不同频率正弦信号的相量图表示并不相同。在这里，同样的移相电路对不同频率信号的移相角度是不会相同的，设计中一定要

2、针对特定的频率进行。图1简单的RC移相我们一般将RC与运放联系起来组成有源的移相电路，图2是个典型的可调移相电路，它实际上就是图1中两个移相电路的选择叠加：在图1两个移相电路之后各自增加了一个跟随器，然后用一个电位器和一个加法器进行选择相加。图2典型的有源RC移相电路如果用相量法来表示输出量和输入量的关系，我们可以得到图2电路的两个方程：这里我们可以将以上方程称为用相量形式表示的传递函数或传递方程。以上两个传递方程实际上就是图1两个电路的传递方程，它们表示出了输出信号和输入信号之间的关系，从相位来看，如果把输入信号看成是在横轴正向的单位为1的信号，则传递方程的

3、实部对应着输出信号所处的横坐标，虚部则对应输出信号所处的纵坐标，由于以上传递方程的分母恒大于零，因此H1表示经过IC1后的信号相位在第4象限（实部为正，虚部为负），而H2表示经过IC2后的信号相位在第1象限（实部为正，虚部也为正）。至于移相的具体角度则应该是输入频率的函数。对图1和图2电路，经过两个简单移相电路的相移角度分别是φ1=arctg（-ωRC）和φ2=arctg（1/ωRC）对于周期为2πRC的信号来说，角频率ω=1/RC，这时的移相角度分别为-45°和+45°，在这种情况下，图2电路的移相角度不会大于±45°，当图2电路的电位器调到尽头都达不到规定

4、的移相角度时，可考虑改变电路参数或者改变电路。在不改变元件参数的情况下，一个很笨的方法可以这样来做：如果图2中的移相角度在RW向下调节的过程中逐渐接近要求，但将RW的滑动臂调到最下方仍然达不到理想结果时，我们就可以去掉IC1和IC3,再在IC2后面加一个同样的IC2电路，只不过这时可以把电阻R换成可调电阻以改变移相的角度。有人会把图2中IC1电路和IC2电路说成是低通电路和高通电路，因为在有源滤波器中，这两个电路确实是起到了低通和高通的作用。但正如我们这里只称图1中间的电路是基本的RC移相电路，而不说它是微分电路、耦合电路、隔直电路、复位电路和高通电路一样，我

5、们这里主要利用了图2电路的移相作用，因此我们这里就只说它是移相电路。实际上，很多有源滤波器都有移相作用，在有源滤波器中考虑的主要是电路的幅频特性，而我们这里更重视的是相频特性。在得到电路的传递函数后，我们可以直接用jω代替原传递函数中的s，这样就得到用相量形式表示的传递函数或称传递方程。然后有理化分母，并分析传递方程的实部和虚部，从而就可以得到移相的角度，具体的移相角度应该是φ=tg-1[(传递方程虚部)/(传递方程实部)]注意第1象限和第3象限的相应角度具有相同的正切值，同样第2象限和第4象限的相应角度也有相同的正切值，因此在使用公式“φ=tg-1[(传递方

6、程虚部)/(传递方程实部)]”之前，应该首先分析输出信号所在的象限。利用这种方法，我们可以得到一些移相角度更广泛的电路。图30~90°移相图4270°~360°移相图3和图4还是可看成是基本的RC移相电路，它实际上就是图2中的IC2和IC1电路，图3电路的移相作用和图2的IC2电路一致，其移相电路的理论推导是：上述传递方程与图2电路中IC2的传递方程一致，移相角度在第1象限。用同样的方法可以推出图4电路的移相角度在第4象限，移相角度arctg（-ωRC），它和图2电路中的IC1的移相作用一致。和图2的两个电路不同的是，图3和图4电路能对电路移相后的幅度进行一定

7、的补偿。以上电路的移相网络都在同相输入端，其移相角度也都限制在第1和第4象限，如果我们把输入信号放到反相输入端，把移相网络也放到反相的输入端和反馈环节，则移相角度会迁移到第2和第3象限，其电路分别见图5和图6。图590°~180°移相图6180°~270°移相对于图5，我们有：其传递方程的虚部为正，实部为负，则图5的移相角度在第2象限。对于图6，有：其传递方程的虚部为负，实部也为负，因此图6的移相角度在第3象限。以上移相电路分别包括了整个360°的四个象限，在应用时还要注意其应用频率和元件参数的关系，参数选得不同，移相的角度就会不同，一般说来，在靠近某移相电路

8、的极限移相角度附近，其元器件的选择是十