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【摘要】在信号处理的过程中,常常会造成信号的相位偏差,为了解决这一问题,本文提出来相位补偿方案。
【关键词】相位补偿;移相电路
1.引言
在信号处理的过程中,由于存在着种种原因,在信号输出的时候,所得到的信号与预期往往存在着误差。为了处理这种误差,提高系统精度,必须对信号的相位进行补偿。这个过程常常是必不可少的。如何恰当的设计移相电路,使得系统在各种条件下都能得到正确的信号,十分关键。
2.相位偏移的原因
输入信号和输出信号之间存在着相移,有两方面的原因:一是信号采集过程中存在的偏差,一是信号在处理传输的过程造成相移,下面分别讨论。
2.1 信号采集偏差
为了能够让系统正确的读取信号,必须对现实中的各种信号进行转换。在转换的工程中,永远都不是一个理想的过程,存在着各种近似。这之间总是存在着偏差。以图1电容分压原理为例进行分析:
且存在R< 2.2 处理传输过程中产生的相移
A/D转换器转换时间、单片机计算时间和D/A转换时间,都会形成相位延迟,各種处理电路也会造成各种相位偏移。
这些因素综合作用下,输出与输入信号之间形成相位偏移。
3.移相电路
相位补偿的方法主要由两种,一种是通过软件移相,一种是通过硬件电路实现。通过软件移相,可调性高,且不受环境变化的影响。然而在比较精密的场合,需要高速的数据采样,和实时的计算。这样对软件设计的要求比较高,且硬件开销比较大。使用硬件电路实现小范围相位补偿则可以实现较高的精度,十分适合应用在实时性系统中。
移相电路主要由两种:如图2所示。
文献[1]中分析,这两种移相电路存在着最佳工作点。下面进行简要分析:
调整R的参数可以控制移相的大小。
从式(6)看到,该移相电路对所有频率的信号的幅值都没有改变,但是从式(7)却显示移相范围跟频率有一定关系。
从图3可以看出在不同频率下,移相器对频率的敏感度不同。85o时对频率最为敏感,4o最为不敏感。
另外温度变化时会引起RC的变化,从而使移相产生偏移。参考文献[1]中的结论,在不同工作点下,移相角度与温度的关系如图4所示。
从图4中可看出,在4o时移相电路对温度最为不敏感。
因此在设计移相电路时,为了最大限度的提高系统的稳定性和适应性,必须选择合适的工作点。然而大多数时候需要产生的相移,并不在工作点附近,这个时候就可以通过组合的办法来获取合适的工作点。
参考文献
[1]肖霞,徐雁,叶妙元.电子式电压互感器中的相位补偿研究[J].高压电器,2010,46(3):41-44.
【关键词】相位补偿;移相电路
1.引言
在信号处理的过程中,由于存在着种种原因,在信号输出的时候,所得到的信号与预期往往存在着误差。为了处理这种误差,提高系统精度,必须对信号的相位进行补偿。这个过程常常是必不可少的。如何恰当的设计移相电路,使得系统在各种条件下都能得到正确的信号,十分关键。
2.相位偏移的原因
输入信号和输出信号之间存在着相移,有两方面的原因:一是信号采集过程中存在的偏差,一是信号在处理传输的过程造成相移,下面分别讨论。
2.1 信号采集偏差
为了能够让系统正确的读取信号,必须对现实中的各种信号进行转换。在转换的工程中,永远都不是一个理想的过程,存在着各种近似。这之间总是存在着偏差。以图1电容分压原理为例进行分析:
且存在R<
A/D转换器转换时间、单片机计算时间和D/A转换时间,都会形成相位延迟,各種处理电路也会造成各种相位偏移。
这些因素综合作用下,输出与输入信号之间形成相位偏移。
3.移相电路
相位补偿的方法主要由两种,一种是通过软件移相,一种是通过硬件电路实现。通过软件移相,可调性高,且不受环境变化的影响。然而在比较精密的场合,需要高速的数据采样,和实时的计算。这样对软件设计的要求比较高,且硬件开销比较大。使用硬件电路实现小范围相位补偿则可以实现较高的精度,十分适合应用在实时性系统中。
移相电路主要由两种:如图2所示。
文献[1]中分析,这两种移相电路存在着最佳工作点。下面进行简要分析:
调整R的参数可以控制移相的大小。
从式(6)看到,该移相电路对所有频率的信号的幅值都没有改变,但是从式(7)却显示移相范围跟频率有一定关系。
从图3可以看出在不同频率下,移相器对频率的敏感度不同。85o时对频率最为敏感,4o最为不敏感。
另外温度变化时会引起RC的变化,从而使移相产生偏移。参考文献[1]中的结论,在不同工作点下,移相角度与温度的关系如图4所示。
从图4中可看出,在4o时移相电路对温度最为不敏感。
因此在设计移相电路时,为了最大限度的提高系统的稳定性和适应性,必须选择合适的工作点。然而大多数时候需要产生的相移,并不在工作点附近,这个时候就可以通过组合的办法来获取合适的工作点。
参考文献
[1]肖霞,徐雁,叶妙元.电子式电压互感器中的相位补偿研究[J].高压电器,2010,46(3):41-44.