模拟信号相位补偿设计
模拟信号的特点及计算公式
模拟信号的特点及计算公式引言。
在电子领域中，信号是指传递信息的载体，可以分为模拟信号和数字信号两种类型。
模拟信号是一种连续变化的信号，它可以用连续的数学函数来描述。
本文将重点讨论模拟信号的特点及其计算公式。
一、模拟信号的特点。
1. 连续性。
模拟信号是连续变化的，它可以在任意时刻取到任意的值。
这意味着模拟信号可以在一个范围内无限细分，因此可以提供更加精细的信息。
2. 无限精度。
由于模拟信号是连续的，因此它的精度是无限的。
这意味着模拟信号可以表达任意精确的数值，而不受到数字信号离散化的限制。
3. 实时性。
模拟信号是实时变化的，它能够准确地反映出被测量对象的实时状态。
这使得模拟信号在一些需要及时响应的应用中具有优势，比如音频、视频等领域。
4. 受干扰影响大。
模拟信号在传输过程中容易受到外部干扰的影响，比如电磁干扰、噪声等。
这就需要在传输和处理过程中进行一定的干扰抑制和补偿。
二、模拟信号的计算公式。
在电子电路中，模拟信号可以用数学函数来描述。
下面将介绍一些常见的模拟信号计算公式。
1. 正弦信号。
正弦信号是一种最基本的模拟信号，它可以用以下数学函数来描述：\[x(t) = A \cdot sin(2\pi f t + \phi)\]其中，\(A\)代表振幅，\(f\)代表频率，\(\phi\)代表相位，\(t\)代表时间。
2. 方波信号。
方波信号是一种周期性的信号，它可以用以下数学函数来描述：\[x(t) = \frac{4A}{\pi} \sum_{n=1,3,5...}^{\infty} \frac{1}{n} sin(2\pi n f t)\]其中，\(A\)代表幅度，\(f\)代表频率，\(t\)代表时间。
3. 三角波信号。
三角波信号是一种周期性的信号，它可以用以下数学函数来描述：\[x(t) = \frac{8A}{\pi^2} \sum_{n=1,3,5...}^{\infty} \frac{(-1)^{\frac{n-1}{2}}}{n^2} sin(2\pi n f t)\]其中，\(A\)代表幅度，\(f\)代表频率，\(t\)代表时间。
模电实验模拟运算放大电路(一)
实验目的和要求：① 了解运放调零和相位补偿的基本概念。
② 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
③ 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。
实验原理：预习思考：1、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 电路图如P20页5-1所示，电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ2、 设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；R F R LVo电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ 3、 设计一个电路满足运算关系 VO= -2Vi1 + 3Vi2减法运算电路：1123213111113232)()()(i f i f i f i i O V R R V R R R R R R V R R R V R R R V V -++=++-+=3)()(32131=++R R R R R R f ，0,22211==⇒=R R R R R f f取Ω=Ω=Ω=Ω=K R K R K R K R f 100,0,20,10321实验电路如实验内容：1、反相输入比例运算电路（I ） 按图连接电路，其中电源电压为±15V ，R 1=10 kΩ, R F =100 kΩ, R L =100 kΩ, R P =10 kΩ//100 kΩAR1R F Rp=R F //R1R LVoVi+Vcc-Vcc输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值，此时测出失调电压0.016 V 分析：失调电压是直流电压，将会直接影响直流放大器的放大精度。
直流信号测量：Vi/V V O /V Avf测量值 理论值 -2 14.25 -7.125 -10 -0.5 4.98 -9.96 -10 0.5 -5.02 -10.04 -10 2-12.87-6.435-10实验结果分析：运算放大器的输出电压摆幅受器件特性的限制，当输入直流信号较大时，经过运放放大后的输出电压如果超过V OM ，则只能输出V OM 的值。
相位补偿
比未补偿之前大。换言之假设输入为角频率等于ω的信号，未补偿之前ϕout − ϕin = θ ，补偿
后
ϕ' out
− ϕi'n
= θ ' ，如果θ '
>θ
，那么补偿类型就是滞后补偿，否则为超前补偿。
（1）.简单电容补偿 简单电容补偿如图 4 所示，图中 C 是补偿电容：
180°时 A0 (ωπ ) < 1 就能确保放大器不自激。如果是 k A0 (ωπ ) > 1的情况，虽然不符合之前
所提到的自激条件，但 ωπ 信号也会随着不断被放大，由于此时增益不是无穷大，所以 ωπ
信号幅度增长的速度比之前的自激条件情况时来得慢，但显然这种情况下放大器也是不稳定 的。那好了，我们做相位补偿的目的很明确了就是：
相位补偿
董晓勇
一．为什么要相位补偿？
当一个电路系统处于稳态后，其拉普拉斯变换因子 s 就等于 jω，那么电路的传输方程 就可以用以 s 为自变量的函数来表示。
一个稳定的电路系统往往是带有负反馈的，那么这样的电路其增益为
A(s
)
=
1
+
AO
k(s
(s) )AO
(s
)
(1)
上式中 AO (s)为放大器在低频下的开环增益，k（s）是反馈系数，由于反馈网络往往不
导如下：
∵ −g
+
1 ro
+
sCo
⎟⎟⎠⎞
(4)
( ) ( ) ( ) rin
∴
vo vi
(s) (s)
=
vo v1
模拟信号调理与处理电路设计
音频信号调理与处理电路设计
音频信号调理与处理电路概述
音频信号调理与处理电路是用于改善音频信号质量、增强音频效果并确保音频设备正常工 作的电路。
音频信号调理电路
包括前置放大器、滤波器、均衡器和压缩器等，用于调整音频信号的幅度、频率和动态范 围，以满足后续处理或播放的需求。
音频信号处理电路
包括效果器、混响器和均衡器等，用于添加特效、调整音色和改善音质，以提供更好的听 觉体验。
视频信号调理与处理电路设计
1 2 3
视频信号调理与处理电路概述
视频信号调理与处理电路是用于改善视频信号质 量、增强视频效果并确保视频设备正常工作的电 路。
视频信号调理电路
包括同步分离器、行场再生电路和钳位电路等， 用于恢复和调整视频信号的同步和幅度，以确保 图像的稳定性和清晰度。
视频信号处理电路
包括彩色校正器、亮度/对比度调整器和噪声抑 制器等，用于调整色彩、亮度和对比度，以及降 低噪声和改善画质。
用于固定和连接被测电路，确保测试过程 中的稳定性和可靠性。
测试方法与步骤
电源供电
为模拟信号调理与处理电路提供稳定的电源，确 保电路正常工作。
输出信号测量
使用示波器等测量仪器，对调理与处理后的输出 信号进行测量，记录相关数据。
ABCD
输入信号设置
根据需要设置输入信号的频率、幅度等参数，以 测试不同条件下的电路性能。
模块化设计
将模拟信号调理与处理电路划分为多个独立的功能模块，便于模块间 的组合和替换，提高设计的灵活性和可维护性。
THANKS
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信号噪声抑制
01
噪声抑制
通过技术手段降低信号中的噪声成 分，提高信号质量。
基于电控发动机实验台的传感器模拟信号显示系统的电路设计
（ 开 与发
一
般来 说 ，使 放大倍 数 Ａ 减小 ，反 馈 量增 大 ，则 ｒ 的必要 的电容值 ，放大倍 数增大 时应适 当减 小 ，这
入 阻 抗 值 不 能 太小 ，所 以这 里 选 择 为 ２ ｋ ， ０￣ ２ 运算 放 大 器 的输 出内阻 非 常 低 ，应 用 时 加有 负 反 馈 电路 ，因此 输 出电 阻可 视 为零 ，最 大 也 只有 几 欧姆 以下 。
相输 入端 各支 路关 联 的阻 值 ，即 ：
Ｒ ＝ （ × ｒ （ ＋ｊ ２ Ｒ１尺 ）／Ｒ１ ） Ｒ
， Ｚ／ 一 ／ 】 ＝ｌ ｕ 一 Ｒｒ 尺 ｏ
（） １
（） ２
而反 相输 入运算 放 大器 的 闭环 电压放 大倍 数 ： 式 （ 种 电压 信 号 ，并 且也 近似 一 种 直 流 信号 ，所 以选 择 Ｇ ／７ ７ — ８型 直 流 电压 表 来 ＢＴ ６ ６ ９
显示 ，它 的量 程 为 ０ ５ ～ Ｖ，完全 可满 足 需要 ，由 于 流 量计 电 压 信号 为 ０２ ４３ ．～ ．Ｖ，所 以设 计 的放 大 电
相 反 。 由 于设 计 放 大倍 数 Ａ＝ ，所 以 电阻 尺 、Ｒ １
放 大 器 的 １号 （ ８号 ）引 脚 与 信 号 输 出端 ｌ ３号
（ ６号 ）引 脚 之 间 接 一 电 容 （ Ｔ ０ ２ Ｎ 的引脚 说 Ｌ １０ Ｃ 明 如 图 ３所 示 ） 电容 值 的 大小 在 １ ０ ｆ 间 。 ０ ５ｐ 之
关 键 词 ： 模 拟 信 号 ；显 示 系 统 ；传 感 器 ；发 动机 中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ Ｐ７ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １０ — ４ ２ｆ０ ２０ ９ — ３ ０ ９ ９ ９ １１１— ０６ ０ ２ １
《模拟集成电路设计》教学大纲
《模拟集成电路设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits3、学时/学分：56学时/3.5学分4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺5、开课单位：微电子学院6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋7、课程类别：专业核心课程8、课程简介（中/英文）：本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
9、教材及教学参考书：教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著教学参考书：1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.2）《CMOS模拟集成电路设计》二、课程教学目标本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。
主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。
二维FFT变换中的相位补偿
二维FFT变换中的相位补偿作者：陈琛来源：《电子世界》2013年第17期【摘要】Fourier变换自Cooley和Tukey1965年提出了计算离散傅里叶变换的快速算法后，广泛应用于物理学、数论、信号处理，天线测量等领域。
目前有很多工具软件都可以快速实现FFT（Fast Fourier Transform），如FFTW，matlab等。
但目前通用的分析工具都是FFT 实现内核，没有明确模拟信号采集时位置初值对FFT变换结果相位补偿的影响。
当应用场景对相位信息敏感时，就必须考虑相位的影响。
本文以二维Fourier变换为例，从模拟信号采样出发，推导DFT、FFT过程中的相位补偿因子，并用仿真实例进行验证。
本文为弥补商业软件分析的不足及完整的Fourier分析提供一定的借鉴。
【关键词】FFT；傅里叶变换；相位补偿1.引言自Cooley和Tukey提出DFT快速实现算法以来，FFT广泛引用于信号处理、光学、通信和天线测量领域。
目前通用科学计算软件均支持FFT分析功能。
但在使用过程中发现这些分析软件只是针对数值序列的FFT分析，没有考虑实际模拟信号采集时的相位补偿作用。
在光学和天线测量领域，采样信号位置初值对FFT后信号相位影响巨大，不考虑相位补偿的影响则可能得出错误的结论。
本文将以二维Fourier变换为例从模拟信号出发，推导相位在FFT变换形式中的补偿因子，为后续完整FFT幅相分析提供一定的借鉴。
2.相位补偿因子的推导2.1 二维Fourier变换与逆变换4.结论本文推导了二维Fourier变换中采样初值对FFT的相位补偿作用。
给出了采样序列在经FFT变换后的相位补偿因子。
详细说明了FFT变换后自变量取值方式及fftshift的作用。
利用数值试验对推导结论进行了验证。
为克服目前商业分析工具的局限性及完整的FFT幅相分析提供一定的借鉴。
参考文献[1]Kamisetty Ramamohan Rao.快速傅里叶变换：算法与应用[M].机械工业出版社，2013（3）.[2]丁玉美.数字信号处理（第二版）[M].西安电子科技大学出版社，1994（6）.[3]程佩青.数字信号处理教程[M].清华大学出版社，2008（5）.[4]周建兴.MATLAB从入门到精通[M].人民邮电出版社，2008（11）.[5]王彬.MATLAB数字信号处理[M].机械工业出版社，2010（6）.。
第十章频率补偿
Sz
gm1 CCC CGD
右半面零点影响
华侨大学IC设计中心
两级运放中右半平面的零点是一个严重的问题，
因为在它的表示式中，gm较小，而要使主极点 处在适当的位置，Cc又要选得足够大。Sz比较
靠近原点。
Sz
gm1 CCC CGD
SPole Rout [1 gm9 RL ](CC CGD9 )
放大器的转换速率
华侨大学IC设计中心
放大器的转换速率
华侨大学IC设计中心
两级运放中的转换
华侨大学IC设计中心
其他补偿技术
华侨大学IC设计中心
gm1V1 Vout RL1 CL s
V1
Vout g m1 RL
1 RLCLs
Vout V1
1
1
gm2 ccs
Iin
V1 RS
其他补偿技术
华侨大学IC设计中心
Vout
gm1RL RS gm2 CC s
Iin RLCLCC 1 gm2 RS s2 1 gm1gm2 RL RS CC gm2 RLCL s gm2
p2 ? p1
p1
gm2 gm1gm2 RL RS Cc
p2
gm1gm2 RL RS CC RL RS CLCC gm2
在增益交点频率 1处，相位为-135°
反馈系统的频率响 应有30%的峰值。
时域响应
华侨大学IC设计中心
大信号时域响应
华侨大学IC设计中心
模拟得到的相位裕度为65°，单位增益频率为150MHz。 然而，该电路的大信号阶跃响应，有相当大抖动。
频率补偿
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常用的运放电路包含许多极点。运放通常必须 “补偿”，以使闭环电路是稳定的，而且时间响 应的性能也是良好的。
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模拟信号相位补偿设计
【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<<ZL的假设，因此需要后续电路对信号进行积分还原，并对相位进行移相处理，从而消除相差。
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，各种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.。