CN210274003U

CN210274003U - 一种正弦波移相器

Info

Publication number: CN210274003U
Application number: CN201921782547.6U
Authority: CN
Inventors: 马智峰; 刘远聪; 巴钧才; 刘艳慧; 王瑾
Original assignee: ZHIXING COLLEGE OF NORTHWEST NORMAL UNIVERSITY
Current assignee: ZHIXING COLLEGE OF NORTHWEST NORMAL UNIVERSITY
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2029-10-23

Abstract

本实用新型公开了一种正弦波移相器，包括依次相连的多谐振荡器、时钟控制电路和滤波移相电路；时钟控制电路包括双四位二进制计数器、双4选1数据选择器和拨动开关。根据已知输入信号V _in的频率和要求的移相数值，选定M，并调节多谐振荡器的输出频率，控制拨动开关选择不同的k值，接通计数器不同的分频输出，从而调节滤波电路的时钟频率f _clk，根据时钟频率f _clk与输入信号频率f _in比率的不同，可以实现可控模拟正弦信号的180°、90°、45°、22.5°、120°、60°、30°或15°移相，f _in的频率范围是10Hz～200Hz。该移相器电路结构简单、精确度高、成本低、使用灵活、功耗小。

Description

一种正弦波移相器

技术领域

本实用新型属于信号处理技术领域，涉及一种移相器，特别涉及一种正弦波移相器。

背景技术

正弦信号移相在数据采集、信号检测和处理等领域有着广泛的应用。现有技术中通常采用RC电路或全通滤波器等实现正弦信号的移相。但是，在较大的频率范围内移相，电路参数难以选择和调节，且信号的移相精度难以保证。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种正弦波移相器，实现可选的正弦波精确移相。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种正弦波移相器，包括依次相连的多谐振荡器、时钟控制电路和滤波移相电路；

所述的时钟控制电路包括第二芯片和第三芯片，第二芯片采用双四位二进制计数器74HCT393，第三芯片采用双4选1数据选择器CD74HCT153；第二芯片的第1脚接多谐振荡器，第二芯片的第2脚和第7脚接地，第二芯片的第3脚、第4脚、第5脚和第6脚分别接第三芯片的第6脚、第5脚、第4脚和第3脚，第二芯片的第14脚和第三芯片的第16脚接+5V电源；第三芯片的第1脚和第8脚接地，第三芯片的第7脚接滤波移相电路，第三芯片的第2脚和第14脚接开关SW，开关SW为拨动开关。

本实用新型正弦波移相器能够根据已知输入正弦信号的频率（10Hz～200Hz），通过滑动变阻器调节多谐振荡器的输出频率，控制拨动开关选择接通计数器的分频输出，从而调节滤波电路的时钟频率，根据时钟频率与输入信号频率比率的不同，实现不同的相位移，即能实现可控模拟正弦信号的180°、90°、45°、22.5°、120°、60°、30°或15°移相。该正弦波移相器电路结构简单、成本低、功耗小，解决了移相电路参数调节困难，使用不灵活、移相精度低的缺点。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构框图。

图2是本实用新型的多谐振荡器的示意图图。

图3是本实用新型的时钟控制电路的示意图。

图4是本实用新型的滤波移相电路的示意图。

图1中：1.多谐振荡器，2.时钟控制电路，3.滤波移相电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型正弦波移相器，包括依次相连的多谐振荡器1、时钟控制电路2和滤波移相电路3。

如图2所示，本实用新型正弦波移相器中的多谐振荡器1，包括第一芯片U1，第一芯片U1采用集成定时器ILC555；第一芯片U1的第1脚第二电容C2的一端和第三电容C3的一端接地，第一芯片U1的第5脚接第三电容C3的另一端，第二电容C2的另一端、第一芯片U1的第2脚和第一芯片U1的第6脚接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端和第一芯片U1的第7脚接第一电阻R1的一端，第一电阻R1和第二电阻R2均为滑动变阻器，第一电阻R1的另一端、第一芯片U1的第4脚、第一芯片U1的第8脚和第一电容C1的一端均接+5V电源，第一电容C1的另一端接地；第一芯片U1的第3脚接时钟控制电路2。

多谐振荡器1能够根据输入信号频率和要求的移相数值调节多谐振荡器1的输出频率。

如图3所示，本实用新型正弦波移相器中的时钟控制电路2，包括第二芯片U2和第三芯片U3，第二芯片U2采用双四位二进制计数器74HCT393，第三芯片U3采用双4选1数据选择器CD74HCT153。第二芯片U2的第1脚接第一芯片U1的第3脚，第二芯片U2的第2脚和第7脚接地，第二芯片U2的第3脚、第4脚、第5脚和第6脚分别接第三芯片U3的第6脚、第5脚、第4脚和第3脚，第二芯片U2的第14脚和第三芯片U3的第16脚接+5V电源；第三芯片U3的第1脚和第8脚接地，第三芯片U3的第7脚接滤波移相电路3，第三芯片的第2脚和第14脚接开关SW的A和B端，开关SW为拨动开关。

第三芯片U3的第2引脚和第14引脚分别为控制端S1和控制端S0，VDD为+5电源。通过拨动开关SW的A和B端选择两个控制端S1和S0的逻辑电平。当控制端A和B端同时接地时，S1和控制端S0的逻辑电平为00；当控制端A端接地，B端接 VDD时，S1和控制端S0的逻辑电平为01；当控制端A端接VDD，B端接地时，S1和控制端S0的逻辑电平为10；当控制端A和B端同时接VDD时，S1和控制端S0的逻辑电平为11；当S1和S0的逻辑电平分别为00、01、10、11四种组合时，第三芯片U3的1Y端（第7引脚）在第三芯片U3内部分别选择与第三芯片U3的引脚1I0、引脚1I1、引脚1I2、引脚1I3接通。

时钟控制电路2为滤波移相电路3提供恰当的频率，且保证输出波形占空比为50%，电平为CMOS。

如图4，本实用新型正弦波移相器中的滤波移相电路3，包括第四芯片U4，第四芯片U4采用Bessel型开关电容滤波器芯片MAX292；第四芯片U4的第1脚接第三芯片U3的第7脚，第四芯片U4的第2脚和第五电容C5的一端接-5V电源，第五电容C5的另一端和第四芯片U4的第6脚接地，第四芯片U4的第3脚和第4脚相连，第四芯片U4的第5脚为输出端，输出移相后的正弦信号V _out，第四芯片U4的第7脚和第四电容C4的第7脚接+5V电源，第四电容C4的另一端接地。

第四电容C4和第五电容C5为电源滤波电容。第四芯片U4的第8脚接输入的待移相正弦信号V _in。

本实用新型正弦波移相器的工作原理：将已知频率f _in为10Hz～200Hz的待移相正弦信号V _in输入滤波移相电路3后，移相器利用集成定时器ILC555构成的多谐振荡器1产生频率f _i为16kHz～480kHz的信号，且f _i=Mf _in，式中，M是振荡频率分档选择因子；通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，使得M=1600或2400。时钟控制电路2接收到频率为f _i的信号后，二进制计数器对f _i进行分频，使得f _clk=Mf _in/k，k是计数器的分频因子,取值为2，4，8或16，数据选择器可选取不同的分频因子k，从而调节时钟f _clk；当用拨动开关SW控制第三芯片U3的S1和S0两个引脚的逻辑电平值为00、01、10或11时，对应的k值为2，4，8或16。

滤波移相电路3中的滤波器MAX292是Bessel型的滤波器，它具有线性相位响应，它的截止频率f _o由时钟信号频率f _clk控制，即f _o=f _clk/100，因此，根据时钟信号和待移相正弦信号的移相关系，控制f _clk和f _in的比率，就可以控制待移相正弦信号的移相。当M =1600，k=16、8、4或2时，f _clk和f _in的比率则为100、200、400或800，输出信号的相位移分别是180°、90°、45°或22.5°；当M =2400，k=16、8、4或2时，f _clk和f _in的比率则为150、300、600或1200，输出信号的相位移分别是120°、60°、30°或15°。例如，选取M =1600，通过拨动开关SW的A和B端选择第三芯片U3中引脚引脚S1和S0的逻辑值为10，则k等于8，这时信号的移相为90°；通过拨动开关SW的A和B端选择第三芯片U3中引脚引脚S1和S0的逻辑值为01，则k等于4，这时信号的移相为45°。同理，选取M =2400，k等于8和4时，产生的相位移分别为60°和30°。所以通过拨动开关控制就可以实现不同的移相数值。

滤波器MAX292是8阶的低通滤波器，可通过信号的频率f _in不高于该低通滤波器的截止频率f _o，本实用新型通过多谐振荡器1和时钟控制电路2使得的输入信号频率f _in小于或等于f _o，MAX292又是Bessel型低通滤波器，它具有线性相位响应。本实用新型根据选定的M，改变k时，滤波器的时钟与输入f _clk和正弦波信号频率f _in的比值产生变化，对应输出正弦波的相位移度数随之改变。

滤波移相电路3输出信号具有线性相位响应。控制滤波器时钟频率与输入信号频率比率的不同，可以实现不同的相位移。

Claims

1.一种正弦波移相器，其特征在于，包括依次相连的多谐振荡器（1）、时钟控制电路（2）和滤波移相电路（3）；

所述的时钟控制电路（2）包括第二芯片（U2）和第三芯片（U3），第二芯片（U2）采用双四位二进制计数器74HCT393，第三芯片（U3）采用双4选1数据选择器CD74HCT153；第二芯片（U2）的第1脚接多谐振荡器（1），第二芯片（U2）的第2脚和第7脚接地，第二芯片（U2）的第3脚、第4脚、第5脚和第6脚分别接第三芯片（U3）的第6脚、第5脚、第4脚和第3脚，第二芯片（U2）的第14脚和第三芯片（U3）的第16脚接+5V电源；第三芯片（U3）的第1脚和第8脚接地，第三芯片（U3）的第7脚接滤波移相电路（3），第三芯片（U3）的第2脚和第14脚接开关SW的A和B端，开关SW为拨动开关。

2.如权利要求1所述的正弦波移相器，其特征在于，所述的多谐振荡器（1）包括第一芯片（U1），第一芯片（U1）采用集成定时器ILC555；第一芯片（U1）的第1脚第二电容（C2）的一端和第三电容（C3）的一端接地，第一芯片（U1）的第5脚接第三电容（C3）的另一端，第二电容（C2）的另一端、第一芯片（U1）的第2脚和第一芯片（U1）的第6脚接第二电阻（R2）的一端，第二电阻（R2）的另一端和第一芯片（U1）的第7脚接第一电阻（R1）的一端，第一电阻（R1）和第二电阻（R2）均为滑动变阻器，第一电阻（R1）的另一端、第一芯片（U1）的第4脚、第一芯片（U1）的第8脚和第一电容（C1）的一端均接+5V电源，第一电容（C1）的另一端接地；第一芯片（U1）的第3脚接第二芯片（U2）的第1脚。

3.如权利要求1所述的正弦波移相器，其特征在于，所述的滤波移相电路（3）包括第四芯片（U4），第四芯片（U4）采用开关电容滤波器芯片MAX292；第四芯片（U4）的第1脚接第三芯片（U3）的第7脚，第四芯片（U4）的第2脚和第五电容（C5）的一端接-5V电源，第五电容（C5）的另一端和第四芯片（U4）的第6脚接地，第四芯片（U4）的第3脚和第4脚相连，第四芯片（U4）的第5脚为输出端，第四芯片（U4）的第7脚和第四电容（C4）的第7脚接+5V电源，第四电容（C4）的另一端接地。