关于模拟电路中相移的解析

模拟技术

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描述

  在物理学中,模拟电路都有其频率特性,不同频率的正弦波通过电路之后,波形在时间上会与输入信号产生差异。输出的正弦波和输入的正弦波信号的相位差称为相移。

  模拟电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟信号是指连续变化的电信号。

  模拟电路是电子电路的基础,它主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。

  模拟电路中的相移是指电路中信号的相位发生变化,这种变化可能是由于电路中的元件参数发生变化或电路结构发生变化而引起的。相移可以通过改变电路中的元件参数或结构来控制,从而改善电路的性能。

  移相是交流信号(包括交流电)的波形在变化时没有按原来角度变化,发生角度变化,如果应该是90°,但幅度变成120°时的状态,就是相移30°,应该是前移30°,这是电感上的电压变化。整流电路中一般是电容,电容移相是指的交流信号通过电容后并联后相形向后移动,是说电压后移,电容后的电压不能跃变

  补充:正弦交流电路中,会有移相的问题,既是正弦波,就会有初相角,就是正弦波与横轴交点的哪个位置,初相角也可能为0度,也可以是其他角度,这就是移相,在整流触发电路中会常遇到该问题

  关于模拟电路中相移的解析

  对于低频,输出相位不受电容的影响。当达到RC滤波器的截止频率(f c)时,相位下降到-45?。对于超过截止频率的频率,相位接近-90?的渐近值。该响应模拟每个 并联 电容器引起的相移。并联电容器将在电阻性负载上引起0?和-90?之间的相移。当然,也要注意衰减。对串联电容器(例如,交流耦合电容器)的类似外观显示了该配置的典型效果。

  在这种情况下,相移从 90?开始,滤波器是高通滤波器。超过截止频率,我们很终稳定到0?。因此,我们看到串联电容总是会在 90?和0?相移之间产生影响。有了这些信息,我们可以将RC模型应用于我们想要的的任何电路。例如,这种共射级放大器。该放大器的响应平坦至10 MHz左右。

  只有在10 MHz左右之后,我们才能看到相移低于180?的变化,这是我们所期望的,因为共发射极配置是一个反相放大器。忽略早期效应,放大器的输出阻抗为R2 =3kΩ,相当高。在输出端放置一个并联电容器。在这个阶段发生什么?

  根据经验,预计会有53 Hz的截止频率,低于此频率应该有180?的相移(电容没有影响),高于此频率会有180? - 90?= 90?相移(以及很多损失)。请注意,这相当于相位为-180?至-270?。开始看到驱动容性负载会导致意外的相位变化,这可能会对未检测到的反馈放大器造成严重破坏,更常见的情况是在输出端找到一个串联耦合电容。

  我改变了电路值并增加了100kΩ的电阻负载。现在我们有一个由C1和R3组成的高通滤波器,截止频率仅为1.6 Hz。我们预计相移将在1.6赫兹以下-90?和远高于1.6赫兹-180?之间,这一点已通过模拟得到证实。

  这对于音频信号的耦合电容是一个很好的选择,因为-90?相移区域(因此衰减)远低于10 Hz。这些效应不仅限于电容器。电感会产生相反的反应:并联电感引起0?(低于f c)和 90?(远高于f c)相移,而串联电感引起0?(高于f c)和-90?(低于f)c)相移。但是,我们必须小心,不要产生任何有问题的接地连接,因为电感器将在直流处短路。

  我们为理解模拟电路中的相移奠定了基础。通过将电路输出视为具有输出阻抗的源,我们可以有效地模拟无功负载对电路相位的影响。无源和有源电路都可以通过这种方式建模,为简单的分析和设计提供了有用的工具。

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