一种高精度数字移相滤波电路的制作方法

1.本技术涉及信号移相技术领域，尤其是涉及一种高精度数字移相滤波电路。


背景技术：

2.移相滤波技术一般用于将单路信号输入处理输出为多项正弦波信号，多项正弦波信号之间具有一定的相位差。作为输入的信号，一般采用可控性高的方波信号。
3.如图1所示，目前的移相滤波电路一般由滤波器、移相电路以及功率放大电路组成，方波信号输入之后，经过滤波器转换成正弦波，再通过不同的移相电路，对滤波器输出的正弦波进行移相，最终实现同步输出多路具有相位差的正弦波信号，如相位差为120度的三相电信号。
4.然而作为移相作用的移相电路大多由rc电路组成，rc电路中，电容的精度易受环境温度的影响。当移相滤波电路应用在环境温度变化大、温度变化频率快的环境中时，电容电阻值的公差和温度系数不稳定，导致rc电路的稳定性下降，使得移相结果精度降低。


技术实现要素：

5.本技术目的是提供一种高精度数字移相滤波电路，所述数字移相滤波电路能够降低温度变化对移相滤波电路输出精度的影响。
6.本技术的上述申请目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种高精度数字移相滤波电路，其特征在于，包括：
8.数字移相模块，用于对输入的方波信号进行数字移相移相，并输出至少一路移相方波信号；
9.滤波模块，连接数字移相模块，与所述移相方波信号一一对应，用于对移相方波信号进行滤波处理，并输出移相滤波信号。
10.通过采用上述技术方案，通过采用数字移相模块，可以实现对方波信号的数字移相，相比采用基于rc电路的模拟移相器而言，数字移相过程不会受环境温度影响而导致移相精度降低，从而提高了移相的精度，在方波信号移相过后，通过滤波模块可实现具有精准相位角的正弦波信号。
11.作为本技术的改进，所述数字移相模块连接有倍频模块，并通过所述倍频模块接收所述方波信号。
12.通过采用上述技术方案，倍频模块的设置可实现对方波信号的倍频调节，进而实现高精度数字移相滤波电路输出信号频率的调节。
13.作为本技术的改进，所述倍频模块为基于cd4046芯片的倍频电路。
14.作为本技术的改进，所述数字移相模块为基于cd4018芯片的移相分频电路。
15.通过采用上述技术方案，倍频电路配合移相分频电路不但能够实现对方波信号的移相处理，还可实现对多路输出的频率调节。
16.作为本技术的改进，所述倍频模块连接有光耦隔离电路，所述方波信号依次经过
光耦隔离电路及倍频模块后进入所述数字移相模块。
17.通过采用上述技术方案，光耦隔离电路的设置可实现数字移相滤波电路与输入之间的电隔离，同时也可以增加所输入的方波信号的稳定性，降低因输入方波信号出现幅值波动对数字移相滤波电路输出电压的影响。
18.作为本技术的改进，所述滤波模块为带通滤波器。
19.通过采用上述技术方案，带通滤波器提高了输入到数字移相模块内的防波信号频率的稳定性。
20.作为本技术的改进，所述数字移相滤波电路还包括功率放大模块，所述功率放大模块用于连接所述滤波模块，并接收所述滤波信号，用于将所述移相滤波信号放大，并输出对应的移相滤波放大信号。
21.作为本技术的改进，所述功率放大模块与所述滤波模块一一对应。
22.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：通过采用数字移相模块与滤波模块的配合方式，实现了对方波信号的数字移相，降低了环境温度对移相结果的影响，提高了移相的精度。
附图说明
23.图1是现有的移相滤波电路的系统框图。
24.图2是本技术中高精度数字移相滤波电路的系统框图。
25.图3是本技术中光耦隔离电路、倍频模块和数字移相模块的电路图。
26.图中，101、光耦隔离电路；102、倍频模块；103、数字移相模块。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
29.下面结合说明书附图对本技术实施例作进一步详细描述。
30.参照图2，本技术实施例提供一种高精度数字移相滤波电路，所述数字移相滤波电路包括电源模块，以及依次连接的光耦隔离电路101、倍频模块102、数字移相模块103、滤波模块和功率放大模块。输入的方波信号依次经过光耦隔离电路101的信号隔离、倍频模块102的频率调节后输入到数字移相模块103，数字移相模块103对方波信号进行移相和分频后输出为多路移相方波信号，移相方波信号经过滤波模块的滤波作用后生成正弦波形式的移相滤波信号。由于方波形式的信号在经过滤波模块转换为正弦波之间就完成了数字移相步骤，提高了移相的精度。
31.参照图2和图3，以下依次对数字移相滤波电路中的移相部分进行说明。
32.电源模块用于为倍频模块102、数字移相模块103、滤波模块以及功率放大模块供
电。在优选的示例中，电源模块为依据数字移相滤波电路的元件工作电压需求制备的电源电路，在另一个示例中，电源模块也可以是利用市场上直接可购买的电源。
33.光耦隔离电路101选用光耦隔离器g1，光耦隔离器g1的两个输入端用于接收输入的方波信号。其中光耦隔离器g1的正相输入端还连接有一个固定电阻r4，固定电阻r4可以为光耦隔离器提供保护，降低光耦隔离器g1因输入的方波信号电压幅值过大而烧毁的概率。光耦隔离器g1的一个输出端通过上拉电阻r5连接电源模块的正极，另一个输出端通过固定电阻r3连接电源模块的负极。当光耦隔离器g1导通时，光耦隔离器g1连接固定电阻r5的输出端呈低电平状态，当光耦隔离器g1未导通时，光耦隔离器g1连接固定电阻r5的输出端呈现高电平状态。
34.倍频模块102为基于cd4046芯片u1的倍频电路。cd4046芯片的第14管脚连接上拉电阻r5与光耦隔离器g1的连接节点，方波信号经过光耦隔离器g1后，通过cd4046芯片的第14管脚进入cd4046芯片u1。cd4046芯片u1对方波信号进行倍频处理后，通过cd4046芯片u1的第4管脚输出倍频方波信号。
35.为了便于理解本技术所提供的方案，以下仅以将方波信号转换为三相电形式的信号进行举例说明。
36.在将方波信号转换为三相电形式的信号过程中，倍频模块102对方波进行六倍频处理，使得倍频方波信号的频率为输入方波信号频率的六倍。
37.数字移相模块103为基于cd4018芯片u2的移相分频电路，cd4018芯片u2的第14管脚连接cd4046芯片u1的第4管脚，用于接收倍频方波信号。在倍频模块102进行六倍频处理的基础上，数字移相模块103对倍频方波信号进行六分频移相处理后输出三路移相方波信号，三路移相方波信号分别为第5管脚输出的outa、第6管脚和第1管脚输出的outb以及第13管脚输出的outc，outa、outb和outc之间的相位差为120度，从而组成三相电形式的输出。其中，cd4018芯片u2的第6管脚和第1管脚耦接。
38.滤波模块用于对移相方波信号进行滤波并输出正弦波形式的移相滤波信号。功率放大模块用于对移相滤波信号进行信号放大，并输出作为最终信号的移相滤波放大信号。
39.滤波模块与移相方波信号一一对应，本实施例中，滤波模块选用带通滤波器，滤波模块配置有三个，三个滤波模块分别连接cd4018芯片u2的第5管脚、第6管脚和第13管脚。用于分别对每一移相方波信号进行正弦波的转换。
40.功率放大模块与滤波模块一一对应，本实施例中，功率放大模块配置有三个，三个功率放大模块分别连接三个滤波模块，用于分别对每一移相滤波信号进行放大。
41.本实施例中所列将方波信号转换为三相电形式的信号，并非对本技术方案的唯一限定，本领域技术人员应知，依据相位角的要求不同，可以配置相应数量的滤波模块和功率放大模块，本技术仅以cd4018芯片u2设计成具有三路信号输出的数字移相滤波电路。
42.本方案的实施原理为：当数字移相滤波电路接收到方波信号后，光耦隔离电路101首先对方波信号进行光电隔离处理，从而起到保护数字移相滤波电路的目的；cd4046芯片u1与cd4018芯片u2的配合方式可实现将单路的方波形式的信号转换成三路相位差为120度的正弦波形式的信号。移相过程采用数字电路实现，相位差的公差和变化受温度影响小，从而提高了数字移相滤波电路的输出精度。