Phát hiện pha giữa tín hiệu sóng vuông và sóng hình sin

Tôi có một mạch có đầu vào sóng vuông kỹ thuật số (được tạo bởi PLD, 1.8Vp) và đầu ra sóng hình sin (0,5 - 3,5 Vp). Cả hai tín hiệu có tần số 100kHz, tuy nhiên pha là khác nhau.

Một cách tốt để phát hiện sự lệch pha giữa hai tín hiệu này là gì? Máy dò pha tôi đã thấy cho đến nay là cho tất cả các tín hiệu kỹ thuật số hoặc tất cả các tín hiệu tương tự? Có một cái cho mạch tín hiệu hỗn hợp như cái tôi có không?

Cập nhật

Biết độ lệch pha với 1 độ là đủ cho ứng dụng của tôi. Các tần số luôn bị khóa tương đối với nhau và không bao giờ thay đổi. Sóng vuông điều khiển các thiết bị điện tử tương tự và các chất tương tự tạo ra sóng hình sin có tín hiệu điều chế AM trong đó. Biên độ của tín hiệu, tuy nhiên, rất thấp so với biên độ của sóng mang. Do tính biến thiên của sản xuất, các chất tương tự (bao gồm một số cuộn cảm có dây bằng tay) có độ biến thiên đơn vị cao của đơn vị pha và tôi đang thử một phương pháp tự động điều chỉnh cho DSP xử lý sóng hình sin đầu ra.

digital-logic analog

— udushu
nguồn

Làm thế nào chính xác để bạn cần biết sự khác biệt pha? Và bạn có cần phải làm điều này như một thử nghiệm một lần hoặc là một phần của chức năng đang diễn ra trong mạch của bạn? Là hai phần thực sự bị khóa tần số với nhau (hoặc lấy tần số của chúng từ một tham chiếu chung) hoặc cả hai chỉ là 100 kHz?

— Photon

Câu trả lời:

Phát hiện pha là dễ nhất cho tín hiệu số; về cơ bản nó là một cổng XOR. Tôi sẽ chuyển đổi sin thành một sóng vuông. Cung cấp một bộ so sánh với sin trên một đầu vào và sin trung bình (LPF) trên đầu vào khác, để bộ so sánh cho sóng vuông chu kỳ nhiệm vụ 50%. Sau đó sử dụng một máy dò pha kỹ thuật số.

— stevenvh
nguồn

Tôi đã cân nhắc sử dụng một bộ so sánh để tạo ra một sóng hình sin từ một sóng vuông, nhưng vấn đề là biên độ của sóng hình sin có thể thay đổi trong phạm vi 0,5 đến 3,5 V. Đây là một sự thay đổi sản xuất và tôi không thể làm gì về thực tế đó. Mặc dù, phát hiện chéo bằng không có thể là một giải pháp trong trường hợp đó ... Có thể đáng xem xét.

— udushu

@udushu - LPF trung bình giải quyết điều đó. Nó sẽ chăm sóc biên độ khác nhau và bù DC.

— stevenvh

@stevenvh, tôi không nghĩ LPF là đủ để đảm bảo rằng biên độ tín hiệu đầu vào không ảnh hưởng đến phép đo pha. Bộ so sánh có một thuộc tính được gọi là độ phân tán có nghĩa là độ trễ lan truyền thay đổi khi biên độ đầu vào thay đổi. Dường như một bộ so sánh có thể đáp ứng nhu cầu của OP về lỗi pha (khoảng 40 ns) mà không cần bù thêm nên cũng có độ phân tán đủ thấp; nhưng nó sẽ là một điều quan trọng để kiểm tra khi chọn một bộ so sánh cho việc sử dụng này.

— Photon

@ThePhoton - Bạn đã có một điểm, nhưng OP chưa đề cập đến độ chính xác 1 ° của anh ấy khi tôi trả lời. OTOH có các bộ so sánh có độ phân tán nhỏ hơn 100 ps, tức là một vài bậc có độ lớn tốt hơn 1 °.

— stevenvh

@ThePhoton - Có vẻ như bộ so sánh chéo là một giải pháp. Cảm ơn tất cả các cuộc thảo luận.

— udushu

Vì bạn nói rằng bạn có DSP xử lý sóng hình sin, bạn có thể sử dụng biến đổi Fourier phức tạp để đo pha (bạn chỉ cần đánh giá DFT ở tần số đã biết).

Điều này thực sự liên quan chặt chẽ với những gì Curd đề xuất về việc trộn - DFT một điểm duy nhất là một loại bộ trộn theo sau là các bộ tích hợp hoặc bộ lọc thông thấp. Sự khác biệt là bằng cách thực hiện nó trong miền phức (hoặc sử dụng bộ trộn IQ trong tương tự), bạn có thể xác định góc của đầu ra phức tạp. Chỉ sử dụng các thành phần thực hoặc chỉ một bộ trộn duy nhất, bạn không thể biết được chì từ độ trễ và độ nhạy biên độ sẽ là một thách thức lớn hơn.

— Chris Stratton
nguồn

Ước gì tôi có thể. Điều đó sẽ giải quyết rất nhiều vấn đề tôi hiện đang gặp phải. Thật không may, DSP tôi phải sử dụng không có mã lực cần thiết để thực hiện các DFT thời gian thực trên tín hiệu 100kHz.

— udushu

Bạn chỉ phải tính một thùng tần số - không phải là # bins = # mẫu thông thường mà mọi người liên kết với biến đổi phạm vi. Ngoài ra, bao lâu thì bạn phải đo pha? Nếu không thường xuyên, câu hỏi thực sự là liệu hệ thống của bạn có thể lấy mẫu và lưu trữ ở tốc độ đó không chứ không phải là nó có thể xử lý nó hay không.

— Chris Stratton

DSP hiện được cấu hình để lấy mẫu ở tần số 20kHz và chỉ tín hiệu được giải điều chế được lấy mẫu, không phải là sóng mang 100kHz. Tôi không nghĩ rằng DSPIC33 khiêm tốn mà tôi đang sử dụng sẽ có thể lấy mẫu tín hiệu 100kHz.

— udushu

@udushu một tìm kiếm nhanh cho thấy rằng DSPIC có thể có thể thực hiện khoảng một megasample / giây. Nhưng nếu băng thông tương tự là đủ và bạn biết tần số, bạn cũng có thể cố tình gạch dưới và khai thác bí danh.

— Chris Stratton

Giả sử rằng biên độ của cả hai tín hiệu đầu vào là không đổi (nếu không chúng có thể được tạo thành hằng số bởi mạch AGC), bạn có thể sử dụng bộ trộn (bộ nhân) làm bộ dò pha:

Nếu các tín hiệu cùng pha thì đầu ra sẽ dương.
Nếu các tín hiệu lệch pha 180 ° thì đầu ra sẽ âm.
Đối với các pha khác nhau, đầu ra sẽ ở đâu đó giữa các giá trị đó.

Ví dụ: phát hiện pha được đề cập trong biểu dữ liệu là một trong những ứng dụng của bộ biến đổi tương tự IC AD633 .

— Đông lại
nguồn