一种新型数字移相电路的设计

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1、第２９卷第２期大地测量与地球动力学Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．２２００９年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＡｐｒ．，２００９文章编号：１６７１５９４２（２００９）０２０１４３０４一种新型数字移相电路的设计李莹李树德杜瑞林赵凤花夏界宁（中国地震局地震研究所，武汉４３００７１）摘要用反相器、计数器和触发器等一些简单的芯片设计了一种新型的数字移相电路，移相范围０°～３６０°。同时将一种晶体振荡电路分频后对所设计的数字移相电路进行实验分析，结果表明，其精度可达２．８°，且稳定、可靠。关键词移相电路；分频；晶体振荡；触发

2、器；计数器中图分类号：ＴＨ７６２文献标识码：ＡＤＥＳＩＧＮＯＦＡＮＥＷＤＩＧＩＴＡＬＰＨＡＳＥＴＲＡＮＳＦＥＲＣＩＲＣＵＩＴＬｉＹｉｎｇ，ＬｉＳｈｕｄｅ，ＤｕＲｕｉｌｉｎ，ＺｈａｏＦｅｎｇｈｕａａｎｄＸｉａＪｉｅｎｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅｉｍｏｌｏｇｙ，ＣＥＡ，Ｗｕｈａｎ４３００７１）ＡｂｓｔｒａｃｔＢｙｕｓｅｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｃｏｕｎｔｅｒ，ｔｒｉｇｇｅｒａｎｄｓｏｍｅｏｔｈｅｒｓｉｍｐｌｅｃｈｉｐｓ，ａｋｉｎｄｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｐｈａｓｅ

3、ａｎｇｌｅｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｔｒａｎｓｆｅｒｅｄｉｓｆｒｏｍ０°ｔｏ３６０°．Ｉｎｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｔｅｓｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈａｃｒｙｓｔａｌｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｃｉｒｃｕｉｔａｆｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｉｒｃｕｉｔｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｃａｎｒｅａｃｈｔｏ２．８°．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｉｒｃｕ

4、ｉｔ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎ；ｃｒｙｓｔａｌｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；ｔｒｉｇｇｅｒ；ｃｏｕｎｔｅｒ１引言２电路原理及硬件设计在井下倾斜仪的研制过程中，解调环节是用数字移相电路主要由计数器、反相器、与门、拨１００ｋＨｚ的载波对已调信号进行解调，调制后的信号动开关和Ｄ触发器组成，晶体振荡器出来的高频脉经过放大电路等环节后其相位与载波信号的相位会冲作为７４ＨＣ４０４０的ＣＬＫ信号，通过对高频脉冲的发生偏移。为了达到仪器高精度的要求，载波和已计数来实现移相的目的。实验是对１００ｋＨｚ的矩形调信号的相位必须一致，而普通的移相电路则往往波进行

5、移相。用７４ＨＣ０４和石英晶振产生出１２．８难于满足性能要求，这就需要一种高精度和高稳定ＭＨｚ的脉冲，并通过分频得到不同频率的矩形脉冲性的移相电路。为此设计了一种稳定可靠的数字移信号，其中分频出的２００ｋＨｚ信号作为移相电路中相电路，并通过实验进行分析，这种数字移相电路不７４ＨＣ４０４０的ＲＥＳＥＴ信号，分频出的１００ｋＨＺ信号会使相位与载波信号的相位会发生偏移，完全可以作为触发器Ｄ端的输入信号，拨动开关来实现不同［１－４］满足设计高精度仪器的要求。相位的移动。电路原理图如图１所示。收稿日期：２００８１１２７基金项目：国家自然科学基金

6、（４０５７５０１１，４０６７４００９）；国家科技支撑计划（２００６ＢＡＣ０１Ｂ１－０２－０２）；中国地震局地震研究所科技发展基金（ＩＳ２００７６１３６５）作者简介：李莹，男，１９８２年生，硕士，主要从事观测技术与仪器、电子信息工程方向研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｙｉｎｇ０８０１＠１６３．ｃｏｍ１４４大地测量与地球动力学２９卷图１移相电路原理图Ｆｉｇ．１Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｉｒｃｕｉｔ２．１振荡电路的实现的Ｑ端得到０°～３６０°相移。３个与门可以选用一个在倾斜仪电路设计中，为了满足１００ｋＨＺ交流７４ＨＣ１１芯片，反

7、相器同样可以由一片７４ＨＣ０４得恒压源的频率稳定性，在前置电路设计中用石英晶到。为使１００ｋＨｚ移相后信号正负脉宽相同，输出体来代替分立无源组件（电阻、电容和电感）。通过端选用了触发器，触发器用一片７４ＨＣ７４，为印制电无源晶振先得到实验所需的特定频率的基频信号，路板和封装需要，在电路中同样也可以通过反相器这种基频信号在解调环节中同样可以用作移相电路来设计出简单的ＲＳ触发器。拨动开关与非门输出的同步计数信号。实验中选用频率为１２．８ＭＨｚ的端连接时标记为“０”，直接与计数器Ｑ脚连接标记石英晶振。振荡电路原理图如图２所示。为“１”，如图１中记

8、状态为１１１００００。一般地，移相角度θ可用一组二进制数表示：３６０°θ＝ｎ（ＡｎＡｎ－１Ａｎ－２…Ａ１）（２）２移相精度φ可表示为：３６０°φ＝（３）ｎ２分解式（２）有：３６０