微小電壓的鎖相放大器檢波電路測量電路分析

2020-12-05 電子發燒友

微小電壓的鎖相放大器檢波電路測量電路分析

發表於 2017-12-11 15:51:01

電路的功能

採用反相、同相切換的同步檢波電路的工作頻率小於數十千赫茲，其直流穩定度鬚眉於雙重平衡差動電路，在整個低頻段均可應用。

本電路的模擬開關採用了一般的N溝道J-FET。平滑電路加了12DB/OCT的低通濾波器，縮短了響應時間。檢波採用全波整流方式，很容易消除高次諧波。本電路廣泛用於測量微小電壓的鎖相放大器檢波電路。

電路工作原理

OP放大器A1為阻抗緩衝器，如前級的輸出阻抗也象OP放大器那樣，比較低，則可把A1去掉。A2是進行反相、同相切換的放大器，TT2導通，同相輸入端被接地，放大倍數為 -1（-1=R3/R2）。

TT2截止後，輸入信號經R4輸入A2，由於輸入電阻非常高，成為等電位，反相輸入端必須與之隨動，所以TT2起到放大倍數為1的跟隨器作用。

TT2構成的模擬開關電路，切斷時必須把柵極-源極間的電壓VOS沿負方向擺到夾斷電壓VP附近。為了用TTL電平驅動，把+5/0V換為-VCC/+5V，另外也可以換成CMOS模擬開關，但須考慮元件成本。TT1是PNP電晶體，發射極電壓為-VCC。輸入的TTL電平為「L」時，使TT1產生基極電流，TT1導通，集電極電們擺到+5V附近，二極體D1截止，於是ROS≈0，TT2導通。

電容器C1、C2是為了減少尖峰脈衝而加的。產生基準相位的REF波形與輸入波形同相時，OP放大器A2的輸出波形是正極性的全波整流波，反相時為負極性的全波整流波，有90度相位差時則在輸入波形的90度和270度時轉換極性，形成S狀的正、負對稱波。如果平滑，輸出為 0，與輸入信號大小無關。

如果把輸入電壓的峰值設定為E1，則全波整流的平均值為2E1/π=0.636E1，如果濾波器的放大倍數為1.56，這樣在輸出端便可獲得與E1基本相等的直流電壓。

低通濾波器的構成採用相同參數方式，截止頻率由輸出響應確定，這裡FO取10HZ，衰減梯度為12DB/OCT。

元件選擇

為了保證準確的同相、反相轉換，必須使R2=R3，TT2的通態電阻TOE應等於零，但實際上有數面歐姆的電阻存在，可採用儘量提高R4的阻值或並聯電阻使RON降低的措施加以解決。

電平切換電路的元件數量很多，為簡便起見，可採用VOB=0V，截止的 N溝道MOS FET或改用C-MOS模擬開關。

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