一种相敏检波电路的研究与实验_胡仲秋

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1、内江师范学院学报第24卷第2期#50#JOURNALOFNEIJIANGNORMALUNIVERSITYNo.2Vol.24一种相敏检波电路的研究与实验*胡仲秋(内江师范学院物理与电子信息工程学院,四川内江641112)摘要:用通用集成运放及CMOS双向模拟开关,可构成一种性能优良的相敏检波电路,本文介绍该电路的工作原理及实验结果.关键词:相敏检波;集成运放;模拟开关中图分类号:TM131文献标识码:A文章编号:1671-1785(2009)02-0050-030前言相敏检波电路,不但有鉴相作用,而且有频率选择功能,因此,抗干扰性能很强,且可检测被测量的变化大小及方向,故在测控电

2、路中应用很广.相敏检波电路实质为平衡调幅波的同步解调电路.在测控技术中,常用信号检测电路为交流电桥或差动变压器电路,其输出可看成受被测量调制的平衡调幅信号,为解调出被测量的变化,必须采用同步解调电路.图1所示电路即为相敏检波器在感测技术中的两种具体应用.目前,相敏检波器电路种类不多,对该电路的分析介绍也较少,本文就一种由通用集成电路构成的新颖相敏检波电路作一介绍.1电路介绍图1相敏检波器在感测技术中的应用目前,常见的相敏检波电路有二极管桥形电路,单,通过实验证明其性能优良,有一定实用价值.三极管相敏放大电路,模拟乘法器电路等.前两种电路结构简单,但由于需要两个变压器,因此,使得体

3、积较大且成本较高,不适应现代技术的要求.模拟乘法器应用电路较简单,对输入信号无特殊要求,其缺点是模拟乘法器为非通用电路,因此价格偏高,且应用时电路调试也比较麻烦.本文介绍的相敏检波电路如图2所示,该电路由于采用通用电子器件,因此成本很低,电路调整简图2相敏检波器电路结构*收稿日期:2008-12-04作者简介:胡仲秋(1970-),男,四川威远人,内江师范学院实验师.2009年2月胡仲秋:一种相敏检波电路的研究与实验#51#图中,TG1,TG2为双向模拟开关,运放U1A41uA=U8[cos(X1t+U)cosX0t-cos(X1t+P3为反相过零比较器.u1为检波信号,u2为基

4、准参考1信号.U)cos3X0t+cos(X1t+U)cos5X0t-,].(6)5当u2>0时,U1A输出低电平,TG1、TG2截由于u0相当于取uA的平均值,当X1XX0时,止,运放U3A工作于电压跟随器状态.当u2<0时,(6)式中uA各项平均值为零,因此U1A输出高电平,TG1、TG2导通,U3A工作于反u0=0.(7)相比例放大状态.考虑到TG1内阻的影响,U3A反由以上分析知,相敏检波电路不但有鉴相作用,馈回路中加入微调RP1,调整RP1可使其在两种状而且有频率选择作用,故有较强的抗干扰能力.态下传输系数均等于1.上述分析建立在模拟开关及集成运放均处于理U3A输出信号

5、uA经U3B及R6、R7、C1、C2等想开关状态,为减小误差,模拟开关及集成运放的最组成的有源低通滤波器滤除高次谐波后,即可得到高工作频率应远大于检波的信号频率.相敏检波信号(图中参数滤波器上限频率约20Hz).为便于与后级匹配,滤波器设有增益调整电路,调整3电路实验结果RP2可使其增益在1~2间变化.电路中,集成运放(1)电路各工作点波形如图3所示与双向模拟开关使用同一电源.2电路原理分析图2电路可得u1u2,uA=(1)-u1u2<0.若u1=U8cos(X0t+U),u2=U2cosX0t,则U8cos(X0t+U)cosX0t,uA=(2)-U8cos(X0t+U

6、)cosX0t<0.+1cosX0t,图3各工作点波形设s(t)=则-1cosX0t<0.(2)u1与u2同频同相,u1取不同幅度值时的检uA=u1#s(t)=U8cos(X0t+U)#s(t).(3)波信号(见表1).将s(t)展为傅里叶级数表1u1,u2同频同相u1不同幅度的检波输入信号u1参考信号u2411uo理论uo实测s(t)=[cosX0t-cos3X0t+cos5X0t-,],有效值有效值误差P35幅度频率相位幅度频率相位(?%)(V)(Hz)(b)(V)(Hz)(b)(V)(V)于是1.0500001.0500000.6360.6370.1641uA=U8[c

7、os(X0t+U)cosX0t-cos(X0t+P32.0500001.0500001.2731.2640.7113.0500001.0500001.9101.9240.73U)cos3X0t+cos(X0t+U)cos5X0t-,]55.0500001.0500003.1833.1630.6321(3)u1幅值不变,u1与u2频率相同但相位不同=U8[cosU+cos(2X0t+U)-cos(4X0t+P3时的检波信号(见表2).U)+,].(4)表2u1、u2同幅同频,u2不