【導(dǎo)讀】在智能車競賽電磁導(dǎo)航方案中， 對來自工字型電感檢測到的20kHz導(dǎo)航信號進(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)放電路對來自 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，?或者再通過倍壓檢波輸出。?在這兩種方案中， 運(yùn)放只對輸入信號進(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， 對于低壓工作電源應(yīng)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(jī)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
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在智能車競賽電磁導(dǎo)航方案中， 對來自工字型電感檢測到的20kHz導(dǎo)航信號進(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)放電路對來自 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，?或者再通過倍壓檢波輸出。?在這兩種方案中， 運(yùn)放只對輸入信號進(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， 對于低壓工作電源應(yīng)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(jī)采集。
▲ 圖1.1.1 20kHz電磁信號放大檢波電路
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，通過互補(bǔ)信號輸出，無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。?將原來電路反向耦合電容接地， 電路的放大倍數(shù)可以通過反饋兩個(gè)電阻進(jìn)行調(diào)整。?對于電路的輸出信號，?將原來的揚(yáng)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芯片及其周圍的阻容器件使用一個(gè)單面板焊接， 通過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(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)信號與檢波輸出信號
▲ 圖1.2.4 激勵(lì)信號與檢波輸出信號
這里給出了發(fā)送電感激勵(lì)信號的幅值從0V逐步增加到0.5V過程中， 對應(yīng)的檢波輸出的直流電壓幅值。?橫坐標(biāo)是發(fā)送電感施加的信號電壓，?縱坐標(biāo)是檢波輸出的直流電壓信號。?電路輸出電壓超過5.5V之后趨于飽和。?在開始非常小的一段有死區(qū)。?電路的工作電壓為5V， 輸出檢波信號的最高值超過了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)航電磁信號的放大檢波電路，?通過實(shí)際測試，驗(yàn)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)范圍超過了5V， 可以直接進(jìn)行單片機(jī)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
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