對于信號而言,phase shift是一個相對值,而time delay是絕對值。有時候我們關心time delay,那么如何由phase得到延遲時間呢?
假設信號經過一階低通濾波器(-3dB帶寬為f0),那在所有頻率點,信號的delay是怎樣的?
tao=16ns時,我用matlab plot了一下幅度、相位和time delay,其中**time delay=phase/w ** (其中w為角頻率,phase量綱為rad/s)
可以看出低頻的time delay=tao,高頻信號沒有delay。
在數學上time delay=arctan(f/f0)/(2pif)
當f/f0為無窮小時,上式近似為1/(2pif0)=tao ==>原來tao的物理意義在這里,意味著小于f0的頻率基本都delay tao。
當f遠大于f0時,time delay=0,可以理解為相位偏差90度但由于周期無窮小,所以delay為0;
中間階段就按照arctan(f/f0)/(2pif)的公式來,time delay和頻率是一個非線性的關系。
我因此繼續延伸一個話題:一個閉環運放,當gbw不變,而phase margion變化時,在gbw處的環內信號(也可以理解為干擾) delay time一樣嗎?如果環內信號的delay time特別關鍵,那么可以認為即使gbw相同,當phase margion不同時,在gbw處的干擾信號的抵消速度不一樣。
再進一步,如果是一個dc-dc或pll,帶內雙極點,一個零點,那么即使gbw不同,在零極點位置相同(dc增益不同)時,環路的響應速度(高頻處的相位)是一樣的(但抵消的幅度不一樣,這么分析好像實際意義不大,但把環路反饋拆分為速度(時間)和幅度,有利于更細致的分析環路響應問題和做改進)。
再往前,環路問題拆分為幅度和速度(時間,也可以認為是頻率)后,在sdm adc中,如果要優化int1對idac的瞬態響應,由于idac方波中包含了各種頻率分量,為了使方波中各次諧波都能有響應,此時opamp的gbw要足夠大。
而當設計一個濾波器,想要在某個頻段有很好的線性度時,可以不用做很高的gbw,而利用一些復極點把關心的頻段做一個peak即可。
以上的分析說明,明確對速度(頻率)和幅度的要求后,改進方法會很有針對性。
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