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精確移相電路的設計舉例(2)

冬至子 ? 來源:硬件電路設計與研究 ? 作者:scuzy ? 2023-10-13 10:27 ? 次閱讀

上個推文介紹了全通濾波器構成的移相網絡和反饋跟蹤控制電路,反饋跟蹤控制電路由鑒相器和JFET可變電阻構成:

1)鑒相器這里采用的是乘法器,把輸出信號Asin(wt+Po)與輸入信號Asin(wt+P1)相乘,sinasinb=-0.5[cos(a+b)-cos(a-b)],當兩者差90°時結果只有cos2wt 二倍頻分量,無直流分量,而非90°相位差時,會有一個直流分量0.5cos(Po-P1), 推文中使用一個一階RC取出直流分量,然后對直流分量進行積分,這個積分器是必須的,其作用就是如果誤差沒有消除就不斷增強調節作用,此處如果換成放大器就沒有持續調節作用了,其實這就是PID控制中的積分環節,目的就是消除最終的穩態誤差!此電路只是臨時起意設計的,參數還沒有優化計算。

圖片

2)JFET可變電阻

jFET的輸出電流ID與VGS(柵源電壓)、VDS(漏源電壓)關系如下,可以推導出其輸出導納gDS

圖片

現在如下圖所示,通過R3/R2引入對Vds信號的反饋,目的是減小JFET輸出電阻的非線性,造成非線性的原因從上圖的gDS公式可見其還是Vds的函數,因此我們的做法還是負反饋!引入對Vds信號的負反饋來抑制Vds對ID的影響!

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失真補償以后,失真度降為0.022%,這改善非常明顯,記住善于應用負反饋者,如果模擬電路世界的天下一分為四,你已得其一!是不是有點當年諸葛大神的隆中對三分天下的意思?

這種JFET低失真可變電阻很有用,例如下圖的低失真系數的正弦波振蕩器

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紅色區域左下角的1:1運放就是為了隔離R8/R9/VR對R4的負載效應; TL071也是反饋控制中的積分環節,目的一樣是消除穩態誤差;D2/D3構成主要的信號幅度信息提取網絡,采用半波整流電路取出正半周信號,通過積分器其實就是半波整流輸出信號的平均直流分量,該分量與正弦波的幅度成比例:

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二極管半波整流雖然簡單而且不精確,但是和積分器搭配卻是很常見的信號幅度提取與反饋控制的手段!

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