工程師經(jīng)驗(yàn)分享：正交檢測(cè)的簡(jiǎn)單電路

圖1中的電路產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓，你可以測(cè)量這個(gè)電壓，來(lái)確定兩條正弦波是否為正交關(guān)系。如果輸出電壓為0V，則輸入波(φ1和φ2)完全正交。如果輸入存在非90°相位差，則電路輸出一個(gè)直流電壓。該電壓與兩個(gè)輸入信號(hào)非正交的度數(shù)成比例。相位角小于90°時(shí)，電壓極性為正，相位角大于90°時(shí)，電壓極性為負(fù)。

圖1 用電路中的雙向開(kāi)關(guān)可以確定兩條正弦波是否正交。如果輸出電壓為0V，則輸入波(φ1和φ2)完全正交。如果輸出電壓為正或?yàn)樨?fù)，則輸入波非正交。

圖2中的信號(hào)A和信號(hào)B正交。當(dāng)信號(hào)A加在φ1輸入端時(shí)，雙向CMOS開(kāi)關(guān)在正半周期開(kāi)啟，而在負(fù)半周期關(guān)閉。如果信號(hào)B同時(shí)加在φ2輸入端，管腳2出現(xiàn)一個(gè)與信號(hào)C類(lèi)似的輸出。需注意，地線上方和下方面積相等。圖1中的R5C1是積分網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生的網(wǎng)壓降為0V。

如果相位角大于90°，當(dāng)?shù)鼐€上方的面積大于地線下方的面積時(shí)，輸出電壓為正(D)。如果相位角小于90°，則輸出電壓為負(fù)(E)。如果4016在非0電壓時(shí)觸發(fā)，則檢測(cè)器的精度不會(huì)改變。

圖2當(dāng)φ1和φ2為正交時(shí)，管腳2的輸出(C)證明地線上方和下方面積相等，使得管腳2處的集成輸出電壓為0V。如果正弦波非正交，則集成的輸出電壓為正(D)或?yàn)樨?fù)(E)。

R3、D1和D2為集成電路提供輸入保護(hù)。R4/R5/C1積分器的性能取決于輸入信號(hào)的頻率和管腳1處的網(wǎng)絡(luò)阻抗。如果 R1 取值8.2kΩ，R2取值2.2kΩ，R4、R5和C1分別取值8.2Ω 、4.7kΩ和3.2μF，則頻率為25 kHz時(shí)積分器有良好性能。這些值適合于φ2輸入端上的24V p-p擺幅。VDD和VSS的取值必須足夠大，才能適應(yīng)4016的輸入擺幅。例如，一個(gè)±3V的輸入擺幅要求 VDD取值為5V，VSS取值為-5V。