Allpass网络在宽频率范围内偏移90度

描述

Allpass网络广泛用于通信和信号处理应用。一个例子是用于产生单边带信号的90度移相网络(带混频器)。在图1中,两个全通电路的转折频率(由输出RC网络决定)相差7.5倍。结果是输出相位差在很宽的频率范围内保持接近90度。

与低通、带通和其他幅度整形滤波器不同,全通滤波器能够在不影响其幅度的情况下改变信号的相位。对于一阶全通,传递函数如下:

放大器

当您将变量“s”从零 (DC) 扫描到无穷大时,H(s) 的符号从正号变为负号,表示相位从零到 180° 的变化。您可以使用两个宽带跨导放大器(WTA)实现此功能,如图1虚线所示。

放大器


图1.两个宽带跨导放大器(虚线)产生一个全通网络。如图所示,将两个这样的网络组合在一起会产生两个输出,它们之间具有恒定的90°相移(相对于频率)。

WTA的传递函数为I外= 8V在/Z,其中“8”是内部常数,Z是增益设置阻抗。大多数跨导放大器应用都需要阻性Z轴,但WTA具有一种不同寻常的功能,可以合成allpass函数:它允许您连接电感器、电容器或任何其他Z阻抗网络。外= I外跟外,因此电压放大的传递函数为 V外/在在= 8(Z外/Z)。单位增益要求 Z = 8Z外,如图所示。

全通电路将阻性Z WTA (IC1)与电容Z WTA (IC2)相结合。在低频时,电路的输出电流由IC1主导,因为C1的高阻抗产生低I外来自IC2。上升频率会降低该阻抗,导致来自IC2的电流在高频下占主导地位。此外,IC2反相而IC1不反相,这提供了直流时同相单位增益和高频反相单位增益的预期效果。

Allpass网络广泛用于通信和信号处理应用。一个例子是用于产生单边带信号的90°移相网络(带混频器)。在图1中,两个全通电路的转折频率(由输出RC网络决定)相差7.5倍。结果是输出相位差在宽频率范围内保持接近90°。

这种 allpass 性能可以通过两种方式来说明。网络响应(图2)显示0.2dB幅度变化和90kHz至7kHz(180:740范围)的相位差为4° ±1°。示波器的XY显示器提供了另一种评估90°偏差的方法:恒定的90°产生一个圆,相位偏差会导致迹线变厚,如图3所示。照片表示从100kHz到800kHz的输入频率扫描。

放大器


图2.图1的网络响应显示,在7kHz至0kHz范围内,相位偏差为±2°,幅度偏差为180.740dB。

放大器


图3.示波器的XY显示给出了图1电路性能的另一种衡量标准(厚度均匀的完美圆表示恒定的90°相移)。

审核编辑:郭婷

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