如何使用移相电路计算相位

在电路应用中，由于电感、电容等无源器件的存在，在频率信号的作用下，在电容充放电和电感储能的过程中，输入输出信号发生相位变化。电容移相过程中，电路的交流电是由电容的充放电引起的。产生的电流周期比电压周期提前90度。电感是由于自感电动势总是阻碍自变量变化的特性，相移与电容正好相反。一旦电路接通，在一个周期开始时，时电感端电压最大，电流最小。在一个周期结束时，端电压最小，电流量大，从而获得电压超前90度的相移效果。简单模拟电路中使用的移相电路有RC移相和LC移相。一般采用RC移相电路。下图是RC的积分微分电路，可以实现输出信号超前和滞后于输入的波形。
它们可以分别实现0-90、270-360、90-180和180-270相移。不同输入信号频率f下的相移是多少？振幅是多少？对于同一个移相电路，不同输入信号频率的移相角是不同的。如果使用仿真软件，很容易得到伯德图，从而得到幅频曲线和相频曲线。那么，不画鸟瞰图应该怎么计算呢？下图是一个简单的RC低通滤波器：对于这个低通滤波器，其传递函数如下：首先通过一个简单的例子说明如何计算相移的相位。如果系统的传递函数为：我们可以知道系统的响应函数y(t)是在输入x(t)=cos2t  和x(t)=cos(10t-50)激励下得到的。通过替换s=jw，我们可以得到：因此，传递函数的模为：传递函数的相角为：所以只要我们知道输入信号的传递函数和频率，就可以知道输出信号在输入信号作用下的衰减幅度和移动相角。对于上图中的RC低通滤波器，通过计算可知，当输入信号频率f=100Hz时，相移延迟32.142；
然后，通过LTSPICE仿真，可以得到一致的结果；
输出信号的幅度可以通过以下公式计算，与仿真结果接近。计算值为-15.964dB，模拟值为-16.03dB。
现在看一个稍微复杂一点的电路，全通滤波器用于分析。全通滤波器由一阶全通滤波器和二阶全通滤波器组成，只需要一个运算放大器。首先，看看下面的一阶全通滤波器(低通)。
从结果可以得出，当输入信号f=0Hz时，没有相移。输入信号w=1/RC，相移90；输入信号f为高频时，相移为180；输出滞后输入90可以通过LTSPICE仿真获得。通过计算和仿真可以得到相同的结果。
下图也是一阶全通滤波器。由于传递函数不同，从低通可以得到不同的特性。
从结果可以得出，当输入信号f=0Hz时，相移超前180；输入信号w=1/RC，相移超前90；当输入信号f为高频时，相移为0；仿真结果也与计算结果一致。