基于8002B的电磁信号放大检波

时间:2023-02-14来源:卓晴

在智能车竞赛电磁导航方案中, 对来自工字型电感检测到的20kHz导航信号进行放大检波是关键。 往届车模作品方案中,同学们常常使用单电源轨到轨运放电路对来自 电感电容谐振选频回路中信号进行半边整流放大, 然后直接滤波输出检波信号, 或者再通过倍压检波输出。 在这两种方案中, 运放只对输入信号进行正半周放大, 负半轴实际上是截止的。 因此运放实际上工作在非线性区域, 对于低压工作电源应用效率降低。往往还需要对检波后的电压信号进行放大之后再进行单片机采集。


01 电磁信号检测


电磁信号检波方案:是否多此一举?[1]


一、前言

  

在智能车竞赛电磁导航方案中, 对来自工字型电感检测到的20kHz导航信号进行放大检波是关键。 往届车模作品方案中,同学们常常使用单电源轨到轨运放电路对来自 电感电容谐振选频回路中信号进行半边整流放大, 然后直接滤波输出检波信号, 或者再通过倍压检波输出。 在这两种方案中, 运放只对输入信号进行正半周放大, 负半轴实际上是截止的。 因此运放实际上工作在非线性区域, 对于低压工作电源应用效率降低。往往还需要对检波后的电压信号进行放大之后再进行单片机采集。


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▲ 图1.1.1 20kHz电磁信号放大检波电路


二、8002B放大检波

  

这款8002B单通道音频功率放大器, 原本是用于低工作电源下驱动扬声器使用的。 它带有电源关断控制, 电源工作范围很宽,频率范围大于400kHz,  内部具有双功放,通过互补信号输出,无需电容耦合直接连接外部扬声器。 它的输出是轨到轨, 可以充分利用工作电源, 实现大功率输出。 在这里,应用这款音频放大器, 外部增加适当器件完成电磁导航信号的放大检波。


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下面在8002B基本放大电路的基础上改造成 20kHz 电磁信号放大检波电路。 为了不破坏电感电容选频电路的品质因数, 需要将并联谐振回路进入电路高阻输入端。 将8002B的电源分压中点接到 LC回路一端, 将LC回路另外一端接入 8002B 的正向输入端。这一端口是高阻输入, 电路形成正向比例放大电路。 将原来电路反向耦合电容接地, 电路的放大倍数可以通过反馈两个电阻进行调整。 对于电路的输出信号, 将原来的扬声器更换成 倍压检波电路。 请注意, 8002B两个输出信号是相位相差180° 的信号,  这两个信号通过C1,C2两个电容施加在倍压整流二极管上,可以获得两倍的电压输出。 这两个二极管使用肖特基二极管, 可以使用BAT54s 这类 双肖特基二极管芯片。在 SOT23封装内集成了两个二极管。 这就是20kHz电磁导航信号的放大检波电路。


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▲ 图1.2.1 电磁信号放大检波电路


在面包板上搭建测试电路, 8002B芯片及其周围的阻容器件使用一个单面板焊接, 通过接插件固定在面包板上。 这里有两个工字型的  10mH电感, 其中一个是接收电感, 另外一个是发送信号电感。 由信号源DG1062输出幅值可调的20kHz正弦波驱动发送电感。


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▲ 图1.2.2 实验电路


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▲ 激励信号与检波输出信号


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▲ 图1.2.4 激励信号与检波输出信号


这里给出了发送电感激励信号的幅值从0V逐步增加到0.5V过程中, 对应的检波输出的直流电压幅值。 横坐标是发送电感施加的信号电压, 纵坐标是检波输出的直流电压信号。 电路输出电压超过5.5V之后趋于饱和。 在开始非常小的一段有死区。 电路的工作电压为5V, 输出检波信号的最高值超过了5V, 这显示了该电路具有非常大的输出动态范围。


总结

  

本文设计了基于 8002B 的20kHz 导航电磁信号的放大检波电路, 通过实际测试,验证了电路的可行性, 该电路在5V电压下,输出信号的动态范围超过了5V, 可以直接进行单片机AD信号采集。


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参考资料


[1] 电磁信号检波方案:是否多此一举?: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128286737

关键词: 卓晴 电磁信号 8002B

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