运算放大器制作移相电路的设计方案

出处:csdn 发布于:2020-03-23 13:52:34

  在制作移相电路的过程中也学习到了不少有用的知识,在这里整理总结一下有关于移相电路方面的知识。

  首先是移相电路的原理:

  接于电路中的电容和电感均有移相功能,电容的端电压落后于电流90度,电感的端电压超前于电流90度,这是电容电感移相的结果。

  先说电容移相,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的移相电压。

  而电感则是由于自感电动势始终阻碍自变量的变化的特性,移相情形正好与电容相反。一接通电路,一个周期开始时电感端电压最大,电流最小,一个周期结束时,端电压最小,电流量大,得到的是一个电压超前90度的移相效果。

  因此最简单的移相电路便是积分微分电路,既是RC电路。

 

  R的阻抗为实数,C的阻抗为1/(jwC),将电路的总阻抗算出来后,用阻抗的虚部与实部只比值求反正切就得到了相位变化量。

  把相位求出后,180°为无相移。在180°到270°间为超前,90°到180°为滞后。

  电容与电路参数串联,分压作用增加,加到放大元件两端的有效信号减小产生超前。同理,并联时可以算出是滞后的。

  将运放与移相电路相互联系,可得到四种移相电路:

 

  四种电路依次为0-90、270-360、90-180、180-270移相电路。

  

  但是由于频率和具体相位的确定需要各个元器件参数的改变,所以越精确就越难以实现。如果想要实现180度的大范围调控可以使用以下电路。

 

  a电路可以实现使相位前移的功能,b电路的功能则是使相位后移。(图片电路中运发上端为-输入端,下端为+输入端)

  具体角度的公式可以通过下面的公式计算:

 

  截图中H(jw)分母中的一个R0应改为C0。

  由图中可得,当wR0C0项大于1时服从规律:电容不变,电阻越大,相移角度越小。

  反之当该项小于1时服从规律:电容不变,电阻越小,相移角度越小。

  使用Multisim设计的电路如下:

 


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