基于8002B的電磁信號(hào)放大檢波

在智能車競(jìng)賽電磁導(dǎo)航方案中， 對(duì)來(lái)自工字型電感檢測(cè)到的20kHz導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行放大檢波是關(guān)鍵。?往屆車模作品方案中，同學(xué)們常常使用單電源軌到軌運(yùn)放電路對(duì)來(lái)自 電感電容諧振選頻回路中信號(hào)進(jìn)行半邊整流放大，?然后直接濾波輸出檢波信號(hào)，?或者再通過(guò)倍壓檢波輸出。?在這兩種方案中， 運(yùn)放只對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行正半周放大， 負(fù)半軸實(shí)際上是截止的。?因此運(yùn)放實(shí)際上工作在非線性區(qū)域， 對(duì)于低壓工作電源應(yīng)用效率降低。往往還需要對(duì)檢波后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大之后再進(jìn)行單片機(jī)采集。

01 電磁信號(hào)檢測(cè)

電磁信號(hào)檢波方案：是否多此一舉？[1]

一、前言

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在智能車競(jìng)賽電磁導(dǎo)航方案中， 對(duì)來(lái)自工字型電感檢測(cè)到的20kHz導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行放大檢波是關(guān)鍵。?往屆車模作品方案中，同學(xué)們常常使用單電源軌到軌運(yùn)放電路對(duì)來(lái)自 電感電容諧振選頻回路中信號(hào)進(jìn)行半邊整流放大，?然后直接濾波輸出檢波信號(hào)，?或者再通過(guò)倍壓檢波輸出。?在這兩種方案中， 運(yùn)放只對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行正半周放大， 負(fù)半軸實(shí)際上是截止的。?因此運(yùn)放實(shí)際上工作在非線性區(qū)域， 對(duì)于低壓工作電源應(yīng)用效率降低。往往還需要對(duì)檢波后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大之后再進(jìn)行單片機(jī)采集。

▲ 圖1.1.1 20kHz電磁信號(hào)放大檢波電路

二、8002B放大檢波

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這款8002B單通道音頻功率放大器， 原本是用于低工作電源下驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器使用的。?它帶有電源關(guān)斷控制， 電源工作范圍很寬，頻率范圍大于400kHz，  內(nèi)部具有雙功放，通過(guò)互補(bǔ)信號(hào)輸出，無(wú)需電容耦合直接連接外部揚(yáng)聲器。?它的輸出是軌到軌， 可以充分利用工作電源， 實(shí)現(xiàn)大功率輸出。?在這里，應(yīng)用這款音頻放大器， 外部增加適當(dāng)器件完成電磁導(dǎo)航信號(hào)的放大檢波。

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下面在8002B基本放大電路的基礎(chǔ)上改造成 20kHz 電磁信號(hào)放大檢波電路。?為了不破壞電感電容選頻電路的品質(zhì)因數(shù)， 需要將并聯(lián)諧振回路進(jìn)入電路高阻輸入端。?將8002B的電源分壓中點(diǎn)接到 LC回路一端，?將LC回路另外一端接入 8002B 的正向輸入端。這一端口是高阻輸入， 電路形成正向比例放大電路。?將原來(lái)電路反向耦合電容接地， 電路的放大倍數(shù)可以通過(guò)反饋兩個(gè)電阻進(jìn)行調(diào)整。?對(duì)于電路的輸出信號(hào)，?將原來(lái)的揚(yáng)聲器更換成 倍壓檢波電路。?請(qǐng)注意， 8002B兩個(gè)輸出信號(hào)是相位相差180° 的信號(hào)， ?這兩個(gè)信號(hào)通過(guò)C1，C2兩個(gè)電容施加在倍壓整流二極管上，可以獲得兩倍的電壓輸出。?這兩個(gè)二極管使用肖特基二極管，?可以使用BAT54s 這類?雙肖特基二極管芯片。在 SOT23封裝內(nèi)集成了兩個(gè)二極管。?這就是20kHz電磁導(dǎo)航信號(hào)的放大檢波電路。

▲ 圖1.2.1 電磁信號(hào)放大檢波電路

在面包板上搭建測(cè)試電路，?8002B芯片及其周圍的阻容器件使用一個(gè)單面板焊接， 通過(guò)接插件固定在面包板上。?這里有兩個(gè)工字型的  10mH電感， 其中一個(gè)是接收電感，?另外一個(gè)是發(fā)送信號(hào)電感。?由信號(hào)源DG1062輸出幅值可調(diào)的20kHz正弦波驅(qū)動(dòng)發(fā)送電感。

▲ 圖1.2.2 實(shí)驗(yàn)電路

▲ 激勵(lì)信號(hào)與檢波輸出信號(hào)

▲ 圖1.2.4 激勵(lì)信號(hào)與檢波輸出信號(hào)

這里給出了發(fā)送電感激勵(lì)信號(hào)的幅值從0V逐步增加到0.5V過(guò)程中， 對(duì)應(yīng)的檢波輸出的直流電壓幅值。?橫坐標(biāo)是發(fā)送電感施加的信號(hào)電壓，?縱坐標(biāo)是檢波輸出的直流電壓信號(hào)。?電路輸出電壓超過(guò)5.5V之后趨于飽和。?在開(kāi)始非常小的一段有死區(qū)。?電路的工作電壓為5V， 輸出檢波信號(hào)的最高值超過(guò)了5V， 這顯示了該電路具有非常大的輸出動(dòng)態(tài)范圍。

總結(jié)

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本文設(shè)計(jì)了基于 8002B 的20kHz 導(dǎo)航電磁信號(hào)的放大檢波電路，?通過(guò)實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證了電路的可行性，?該電路在5V電壓下，輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍超過(guò)了5V， 可以直接進(jìn)行單片機(jī)AD信號(hào)采集。

參考資料

[1] 電磁信號(hào)檢波方案：是否多此一舉？: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128286737