检测方波和正弦波信号之间的相位

电器工程 数字逻辑 模拟
2022-01-28 05:47:56

我有一个具有数字方波输入(由 PLD 生成,1.8Vp)和正弦波输出(0.5 - 3.5 Vp)的电路。两个信号的频率均为 100kHz,但相位不同。

检测这两个信号之间相位差的好方法是什么?到目前为止我见过的鉴相器是用于全数字信号还是全模拟信号?有没有像我这样的混合信号电路?

更新

知道 1 度的相位差对我的应用程序来说就足够了。频率总是相对于彼此锁定并且永远不会改变。方波驱动模拟电子设备,模拟设备产生正弦波,其中包含 AM 调制信号。然而,与载波的幅度相比,信号的幅度非常低。由于生产的可变性,模拟物(包括一些手动绕线电感器)具有很高的单元间相位可变性,我正在尝试为处理输出正弦波的 DSP 提出一种自动调谐方法。

3个回答

相位检测对于数字信号是最简单的;它基本上是一个异或门。我会将正弦波转换为方波。用一个输入端的正弦波和另一个输入端的平均正弦波 (LPF) 馈送比较器,以便比较器提供 50% 占空比的方波。然后使用数字鉴相器。

由于您说您有一个处理正弦波的 DSP,您可以使用复杂的傅立叶变换来测量相位(您只需要在已知频率下评估 DFT)。

这实际上与 Curd 关于混频的建议密切相关——单点 DFT一种混频器,后跟积分器或低通滤波器。不同之处在于,通过在复数域中执行此操作(或在模拟域中使用 IQ 混频器),您可以确定复数输出的角度。仅使用真实组件或仅使用单个混频器,您无法区分超前和滞后,幅度灵敏度将更具挑战性。

假设两个输入信号的幅度是恒定的(如果不是,它们可以通过 AGC 电路使其恒定),您可以使用混频器(乘法器)作为相位检测器:

如果信号同相,则输出为正。
如果信号异相 180°,则输出为负。
对于其他相位差,输出将介于这些值之间。

例如,数据表中提到相位检测是模拟乘法器 IC AD633的应用之一。