背景

這幾天研究的產品的核心算法是發射和接收的正弦信號的相位差檢測。

在STM32F407處理器上，通過DMA+SPI通信對接收和發射信號進行高速采樣。

設計算法計算接收和發射信號的相位差。

用delphi改了一個簡單的調試用的上位機軟件。

下位機通過串口將采集到的A/D值以及計算結果發送給上位機。

上位機將數據以圖形界面顯示出來，同時對計算結果進行統計分析，判斷算法的正確性，

并根據分析結果調整參數。

花了兩個晚上的時間，完成了上位機和下位機的算法設計、代碼編寫和調試。

用于產品調試的上位機軟件界面

電路分析

今天晚上開始分析測試結果。

第一步是和硬件電路的理論分析進行比較。

客戶設計的電路

輸入信號的頻率為4kHz-18kHz。

在該電路中，

C1、C2的阻抗為：

跟與其串聯的電阻R4相比，可以忽略不計。

同理，電容C8的阻抗為

，跟R9相比，也可以忽略不計。

+3.3V通過R1、R3的分壓得到1.65V給軌對軌運放ADA4841提供直流工作電平，使其可以通過單電源供電。

綜合考慮之后，可以得到該電路的交流通路，如下圖：

電路交流通路

相位分析

電阻R4，電容C6構成高通濾波器，

傳遞函數為：

幅值函數為：

-3dB截止截止頻率為

幅頻特性曲線

相角函數為：

相頻特性

當頻率為18KHz時，運放同相輸入端的電壓相對于輸入電壓的相位超前，

幅度比值為1。

R9、R10、C7構成低通濾波器，從運放同相端到輸出端的傳遞函數為：

幅頻特性曲線

相頻特性曲線

當頻率為18KHz時，運放輸出端的電壓相對于同相輸入端電壓的相位滯后，幅度比值為16.25。

因此，當頻率為18KHz時，運放輸出端與輸入信號的相位滯后。

AD4020差分輸入信號Vout+-Vout-與運放輸出的差分信號V1+-V1-在頻率域滿足以下關系式：

當頻率為18KHz時，AD4020輸入信號與運放輸出信號相比相位滯后，幅度比值為0.81。

綜上，處理電路導致相位滯后為。

Multisum仿真

Multisum仿真與計算結果一致。

原文標題：用于相位差檢測的處理電路理論計算分析

文章出處：【微信公眾號：硬件攻城獅】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。