基于8002B的電磁信號放大檢波

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

01 電磁信號檢測

電磁信號檢波方案：是否多此一舉？[1]

一、前言

??

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

▲ 圖1.1.1 20kHz電磁信號放大檢波電路

二、8002B放大檢波

??

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動(dòng)揚聲器使用的。?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，  內部具有雙功放，通過(guò)互補信號輸出，無(wú)需電容耦合直接連接外部揚聲器。?它的輸出是軌到軌， 可以充分利用工作電源， 實(shí)現大功率輸出。?在這里，應用這款音頻放大器， 外部增加適當器件完成電磁導航信號的放大檢波。

??

下面在8002B基本放大電路的基礎上改造成 20kHz 電磁信號放大檢波電路。?為了不破壞電感電容選頻電路的品質(zhì)因數， 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， 電路的放大倍數可以通過(guò)反饋兩個(gè)電阻進(jìn)行調整。?對于電路的輸出信號，?將原來(lái)的揚聲器更換成 倍壓檢波電路。?請注意， 8002B兩個(gè)輸出信號是相位相差180° 的信號， ?這兩個(gè)信號通過(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(lèi)?雙肖特基二極管芯片。在 SOT23封裝內集成了兩個(gè)二極管。?這就是20kHz電磁導航信號的放大檢波電路。

▲ 圖1.2.1 電磁信號放大檢波電路

在面包板上搭建測試電路，?8002B芯片及其周?chē)淖枞萜骷褂靡粋€(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)送信號電感。?由信號源DG1062輸出幅值可調的20kHz正弦波驅動(dòng)發(fā)送電感。

▲ 圖1.2.2 實(shí)驗電路

▲ 激勵信號與檢波輸出信號

▲ 圖1.2.4 激勵信號與檢波輸出信號

這里給出了發(fā)送電感激勵信號的幅值從0V逐步增加到0.5V過(guò)程中， 對應的檢波輸出的直流電壓幅值。?橫坐標是發(fā)送電感施加的信號電壓，?縱坐標是檢波輸出的直流電壓信號。?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。?電路的工作電壓為5V， 輸出檢波信號的最高值超過(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

??

本文設計了基于 8002B 的20kHz 導航電磁信號的放大檢波電路，?通過(guò)實(shí)際測試，驗證了電路的可行性，?該電路在5V電壓下，輸出信號的動(dòng)態(tài)范圍超過(guò)了5V， 可以直接進(jìn)行單片機AD信號采集。

參考資料

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