摘要：兩個(gè)同頻信號(hào)之間的移相，是電子行業(yè)繼電保護(hù)領(lǐng)域中模擬、分析事故的一個(gè)重要手段，利用移相原理可以制作校驗(yàn)各種有關(guān)相位的儀器儀表、繼電保護(hù)裝置的信號(hào)源。因此，移相技術(shù)有著廣泛的實(shí)用價(jià)值。本文介紹兩種基于單片機(jī)的數(shù)字移相方法，借以說明實(shí)現(xiàn)移相的原理，并對兩種移相方法進(jìn)行性能分析和比較。

    關(guān)鍵詞：移相 單片機(jī) D/A轉(zhuǎn)換 計(jì)數(shù)器

兩個(gè)同頻信號(hào)之間的移相與實(shí)現(xiàn)方式

    所謂移相是指兩種同頻的信號(hào)，以其中的一路為參考，另一路相對于該參考作超前或滯后的移動(dòng)，即稱為是相位的移動(dòng)。兩路信號(hào)的相位不同，便存在相位差，簡稱相差。若我們將一個(gè)信號(hào)周期看作是3600，則相差的范圍就在0°～360°。

    要實(shí)現(xiàn)移相，通常有兩個(gè)途徑：

    一是直接對模擬信號(hào)進(jìn)行移相，如阻容移相，變壓器移相等，早期的移相通常采用這種方式。采用這種方式制造的移相器有許多不足之處，如：輸出波形受輸入波形的影響，移相操作不方便，移相角度隨所接負(fù)載和時(shí)間等因素的影響而產(chǎn)生漂移等．在此不予討論．另一個(gè)是隨電子技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起的數(shù)字移相技術(shù)，是目前移相技術(shù)的潮流。數(shù)字移相技術(shù)的核心是：先將模擬信號(hào)或移相角數(shù)字化，經(jīng)移相后再還原成模擬信號(hào)。

    數(shù)字移相主要有兩種形式：

    一種是先將正弦波信號(hào)數(shù)字化成，并形一張數(shù)據(jù)表存入ROM芯片中，此后可通過兩片D／A轉(zhuǎn)換芯片在單片機(jī)的控制下連續(xù)地循環(huán)輸出該數(shù)據(jù)表，就可獲得兩路正弦波信號(hào)，當(dāng)兩片D／A轉(zhuǎn)換芯片所獲得的數(shù)據(jù)序列完全相同時(shí)，則轉(zhuǎn)換所得到的兩路正弦波信號(hào)無相位差，稱為同相。當(dāng)兩片D／A轉(zhuǎn)換芯片所獲得的數(shù)據(jù)序列不同時(shí)，則轉(zhuǎn)換所得到的兩路正弦波信號(hào)就存在著相位差。相位差的值與數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)的總個(gè)數(shù)及數(shù)據(jù)地址的偏移量有關(guān)。這種處理方式的實(shí)質(zhì)是將數(shù)據(jù)地址的偏移量映射為信號(hào)間的相位值。

    另一種是先將參考信號(hào)整形為方波信號(hào)，并以此信號(hào)為基準(zhǔn)，延時(shí)產(chǎn)生另一個(gè)同頻的方波信號(hào)，再通過波形變換電路將方波信號(hào)還原成正弦波信號(hào)。以延時(shí)的長短來決定兩信號(hào)間的相位值。這種處理方式的實(shí)質(zhì)是將延時(shí)的時(shí)間映射為信號(hào)間的相位值。

利用D/A轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)移相

    圖1給出了一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例。單片機(jī)為8031，D／A轉(zhuǎn)換芯片采用兩片8位字長的DAC0832，由于DAC0832的輸出信號(hào)為電流型，故需加運(yùn)算放大器將電流型信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓型信號(hào)。該設(shè)計(jì)中運(yùn)算放大器采用雙極型雙運(yùn)放4558。轉(zhuǎn)換所用的數(shù)據(jù)為256個(gè)8位字長的數(shù)據(jù)，隨程序一起存入ROM存儲(chǔ)器中，即一個(gè)信號(hào)周期有256個(gè)轉(zhuǎn)換值。

    在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的程序中，數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)共有256個(gè)，每兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)之間的相位差為360o÷256=1.4o。我們只需改變R1中的值就可改變兩路正弦波的相位差。程序中R1＝8，故第一路正弦波滯后第二路正弦波1.4o×8＝11.2o。

利用單片機(jī)進(jìn)行方波信號(hào)的移相

    利用單片機(jī)進(jìn)行方波信號(hào)的移相則是數(shù)字移相的另一個(gè)途經(jīng)，已有多種成功之作，有些偏重硬件，有些偏重軟件�？傮w說來，偏重硬件的精度較高，但制造及調(diào)試較復(fù)雜;偏重軟件,的結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但往往精度受影響。本文介紹一種己獲得較為理想效果的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的原理框圖如圖2所示。

    工作原理：作為參考信號(hào)的A，經(jīng)整形后得到方波信號(hào)a，再利用鎖相