相移即电路从输入端到输出端引起电压或电流超前或滞后的效应。特别是,咱们将重视无功负载和网络怎样影响电路的相移。不管你是运用振动器、放大器、反响环路、滤波器等,相移都会发生各种结果。你希望你的反相运算放大器电路具有180°相移,相反它回来一个同相信号,并导致令人懊丧的振动问题。勘探电路可能会进一步改动作用。或许你有一个谐振腔在一个振动器的反响回路中运用,可是这个谐振腔只供给90°的相移,而你需求180°。你有必要改动,怎样替换?
频率相移源于无功元件:电容器和电感器。这是一个相对量,因而它有必要作为两点之间的相位差给出。在本文中,“相移”指输出和输入之间的相位差。听说电容器的电压滞后于电流90度,而电感的电流滞后于电压90度。在相量方法下,这分别由电感和电容电抗中的+ j或-j表明。但在某种程度上,一切导体中都存在电容和电感。那么为什么它们都不会导致90°相移?
一切的相移效应都将由RC和RL电路建模。一切电路都能够建模为源,具有一些源阻抗,为电路供电,负载跟从电路。源的源阻抗也称为其输出阻抗。我发现最简略议论输入和输出阻抗,所以换个说法:一切电路都能够建模为一级输出,带有一些输出阻抗,馈送到现阶段,由输入阻抗加载以下阶段。
这将模仿一些输出阻抗为50Ω的源电路(如放大器),其负载为10kΩ,并由10 nF电容器分流。这儿应该清楚的是,该电路根本上是由R1和C1制成的RC低通滤波器。从根本电路剖析中了解到,RC电路中的电压相移将在0°到-90°之间改变,模仿证明了这一点。
关于低频,输出相位不受电容的影响。当到达RC滤波器的截止频率(f c)时,相位下降到-45°。关于超越截止频率的频率,相位挨近-90°的渐近值。该呼应模仿每个 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,也要留意衰减。对串联电容器(例如,沟通耦合电容器)的相似外观显现了该装备的典型作用。
在这种状况下,相移从+ 90°开端,滤波器是高通滤波器。超越截止频率,咱们终究安稳到0°。因而,咱们看到串联电容总是会在+ 90°和0°相移之间发生影响。有了这些信息,咱们能够将RC模型应用于咱们想要的的任何电路。例如,这种共射级放大器。该放大器的呼应平整至10 MHz左右。
只要在10 MHz左右之后,咱们才干看到相移低于180°的改变,这是咱们所希望的,由于共发射极装备是一个反相放大器。疏忽前期效应,放大器的输出阻抗为R2 =3kΩ,适当高。在输出端放置一个并联电容器。在这个阶段发生什么?
依据经历,估计会有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(以及许多丢失)。请留意,这适当于相位为-180°至-270°。开端看到驱动容性负载会导致意外的相位改变,这可能会对未检测到的反响放大器形成严重破坏,更常见的状况是在输出端找到一个串联耦合电容。
我改动了电路值并增加了100kΩ的电阻负载。现在咱们有一个由C1和R3组成的高通滤波器,截止频率仅为1.6 Hz。咱们估计相移将在1.6赫兹以下-90°和远高于1.6赫兹-180°之间,这一点已经过模仿得到证明。
这关于音频信号的耦合电容是一个很好的挑选,由于-90°相移区域(因而衰减)远低于10 Hz。这些效应不只限于电容器。电感会发生相反的反响: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。可是,咱们有必要当心,不要发生任何有问题的接地衔接,由于电感器将在直流处短路。
咱们为了解模仿电路中的相移奠定了根底。经过将电路输出视为具有输出阻抗的源,咱们能够有效地模仿无功负载对电路相位的影响。无源和有源电路都能够经过这种方法建模,为简略的剖析和规划供给了有用的东西。