信号处理电路-移相电路设计

移相电路是一种特殊的信号处理电路，改变输出信号相对与输入信号的相位（时延），不改变信号的幅度。移相电路在实际工程中应用广泛，如锁定放大器、外差接收、同步、波形合成等。

移相电路的本质是改变输出信号与输入信号的相位关系，所以必须会用到电容器，其实移相电路也可称为全通滤波器。

在多数情况下，滤波器的幅度响应是首要考虑因素。不影响信号幅度但会导致相移的另一类滤波器称为全通滤波器。该滤波器的目的是给电路的响应增加相移(延迟)。全通滤波器的幅度在所有频率下一致。

然而，在频率从0扫频至无穷大时，相位响应会从0°变化至360°(双极点滤波器)。全通滤波器的一种用途是提供相位均衡，一般用在脉冲电路中。同时也可用在单边带、抑制载波 (SSB-SC)调制电路中。

全通滤波器的传递函数为：

全通传递函数可以合成为：

一阶全通

一阶全通滤波器的一般形态如图 1所示。如果其功能为简单的RC高(图1A)，则电路的相移范围为−180°(0 Hz)至0°(高频)。当 ω = 1/RC时，为−90°。可将电阻设为可变，以便在具体频率下进行延迟调节。

如果将功能改成低通功能(图1B)，则滤波器仍然为一阶全通，延迟等式仍然有效，但信号会反相，变化范围为0°(直流)至−180°(高频)。

二阶全通

图2所示二阶全通电路首次由 Delyiannis描述。这种电路的最大魅力在于只需要一个运算放大器。同时记住，全通滤波器也可实现为1 – 2 BP。

我们可以利用本文中讨论的带通实现方式来构建该滤波器，但一定要知道， BP是否会使相位反转。另外需要记住BP部分的增益必须为2。为此，双放大器带通滤波器(DABP)结构十分有用，因为其增益固定为2。

• 在选择运算放大器时，我们主要考虑带宽问题。根据经验，放大器在谐振频率下的开环增益不得低于20 dB。同时，由于反馈网络中有一个电容，所以，可能不大适合使用电流反馈放大器。

图3和图4总结了多种有源滤波器实现方式的设计方程式。在所有情况下， H、 ωo、 Q和α都是已知的，取自设计表。

一阶全通设计方程

二阶全通设计方程