CN104485906A - 一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路，由前置放大电路、双向限幅放大电路、检波电路、输出缓冲电路组成；前置放大电路对输入信号进行预放大，其输出端与双向限幅放大电路的输入端相连；双向限幅放大电路对信号进行双向峰值限幅放大，使放大后的输出信号峰值限制在不出现正负向对称范围内；检波电路对双向限幅放大电路输出的调制信号进行解调，输出检波信号；输出缓冲电路对双向限幅放大电路输出的信号进行缓冲输出。本发明的优点是具有消除饱和大信号对称性误差，使放大器输出到检波电路和输出缓冲电路的饱和信号正负对称，无畸变失真，减小对成性误差带来的检波非线性误差，有利于系统及时正确判断输入信号的特征，便于后级控制。

Description

一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路

技术领域

本发明涉及一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路，属于电路技术领域。

背景技术

带调制解调功能的传感器信号处理系统或无线电信号处理系统，其放大检波电路有时需要处理动态范围较大的信号，当输入信号较大时会出现放大器饱和或接近饱和输出。由于放大器在输出饱和或接近饱和时，输出幅度会出现对称性误差，输出正、负信号幅度不一样，经过检波电路检波时就额外增加或减少一定幅度的电压值，导致检波误差增大；另外放大器在饱和输出时，输出信号发生较为严重的畸变，这些都给系统判断输入信号特征带来干扰，会造成系统误判。

现有的放大与检波电路不能够消除大信号对称性误差和饱和削波后尖峰畸变。为此有必要设计一种具有抗饱和不对称输出的放大与检波电路，消除放大器输出不对称导致的检波误差，消除系统误判，便于后级控制。

发明内容

本发明的目的是针大信号饱和输出情况下，信号解调系统中放大与检波电路输出不对称，检波误差增大，输出信号畸变，导致系统容易误判，不能及时响应处理的问题，研制出一种具有抗饱和不对称输出的放大与检波电路。

实现本发明目的的技术解决方案为：

本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，由前置放大电路、双向限幅放大电路、检波电路、输出缓冲电路组成；

前置放大电路的输出端与双向限幅放大电路的输入端相连，前置放大电路对输入信号进行预放大；

双向限幅放大电路对信号进行双向峰值限幅放大，使放大后的输出信号峰值限制在不出现正负向对称范围内；

双向限幅放大电路串联在前置放大电路和检波电路之间，输出缓冲电路的输入端连接到双向限幅放大电路的输出端；

检波电路的输入端接在双向限幅放大电路的输出端，对双向限幅放大电路输出的调制信号进行解调，输出检波信号供系统判断；

输出缓冲电路的输入端与双向限幅放大电路的输出端相连，输出缓冲电路对双向限幅放大电路输出的信号进行缓冲输出，供系统分析处理用；

输入信号经前置放大电路放大后送达双向限幅放大电路进行限幅放大，限幅放大电路的输入信号在未达到限幅电压时，只进行放大，不进行限幅；当输入信号达到限幅电压时，双向限幅放大电路进行限幅放大，双向限幅放大电路输出峰值限制在放大器对称输出范围内。

双向限幅放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二运算放大器；

第三电阻的一端与前置放大电路的输出端相连，另一端与第四电阻的一端相连；第四电阻的另一端与第二运算放大器的反向输入端相连；第五电阻的一端与第二运算放大器的反向输入端相连，另一端与第二运算放大器的输出端相连；第二运算放大器的正输入端与地相连；第一稳压二极管的正极与第三电阻、第四电阻的共接点相连；第一稳压二极管的负极与第二稳压二极管的负极相连，第二稳压二极管的正极连接到地。

设运算放大器N₂对称输出最大电压V_H，双向限幅放大电路进入限幅放大状态时的放大倍数为R₅/R₄ ，第一稳压二极管、第二稳压二极管的正向导通电压为V_F、反向击穿电压为V_Z，则满足如下关系：

    V_H ≥（R₃/R₂）*（V_F+V_Z）

其中，R₅为第五电阻阻值，R₄为第四电阻阻值。

输出缓冲电路包括第二电容、第六电阻、第三运算放大器；

第二电容的一端接双向限幅放大电路的输出端，另一端与第三运算放大器的正向输入端相连，第六电阻的一端接地，另一端与第三运算放大器的正向输入端相连，第三运算放大器的反向输入端与第三运算放大器的输出端相连。

检波电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电容、第三二极管、第四二极管、第四运算放大器、第五运算放大器；

第七电阻的一端接双向限幅放大电路的输出端，另一端接第四运算放大器的反向输入端；第八电阻一端接双向限幅放大电路的输出端，另一端接第五运算放大器的反向输入端；第九电阻一端接第四运算放大器反向输入端，另一端接第四二极管的正极；第十电阻一端接第四运算放大器的反向输入端，另一端接第三二极管的负极；第十一电阻一端接第四二极管的正极，另一端接第五运算放大器的反向输入端；第十二电阻一端接第五运算放大器的反向输入端，另一端接第五运算放大器的输出端；第三二极管的负极与第十电阻相连，正极接第四运算放大器的输出端；第四二极管的负极接第四运算放大器的输出端；第三电容与第十二电阻两端并联连接。

本发明所达到的有益效果：

本发明的优点是具有消除饱和大信号对称性误差，使放大器输出到检波电路和输出缓冲电路的饱和信号正负对称，无畸变失真，减小对成性误差带来的检波非线性误差，有利于系统及时正确判断输入信号的特征，便于后级系统分析与控制。

附图说明

图1是本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路框图。

图2是本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路的前置放大电路图。

图3是本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路的双向限幅放大电路图。

图4是本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路的输出缓冲电路图。

图5是本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路的检波电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

由图1所示，本发明一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路，包括前置放大电路1、双向限幅放大电路2、检波电路3、输出缓冲电路4。前置放大电路1对需要放大和解调的信号IN进行预放大，其输出端与双向限幅放大电路2的输入端相连；双向限幅放大电路2对信号进行双向峰值限幅放大，使放大后的输出信号峰值限制在正负向对称输出范围内。检波电路3对输入的经双向限幅放大电路2双向峰值限幅放大的信号进行包络解调输出信号OUT1。输出缓冲电路4对放大后的信号进行缓冲，输出信号OUT2。

图2所示为前置放大电路1的一个实施特例。由电阻R₁、R₂、C₁和运算放大器N₁构成前置放大电路。电阻R₁的一端接收输入信号IN，另一端与电阻R₂的一端相连，电阻R₂的另一端与运算放大器N₁的反向输入端相连，运算放大器N₁的正向输入端连接到地，运算放大器N₁的输出与电容C₁的一端相连，电容C₁的另一端与图3的电阻R₃的一端相连。

图3所示，由电阻R₃、R₄、R₅，稳压二极管V₁、V₂，运算放大器N₂构成双向限幅放大电路。电阻R₃的一端与图2中前置放大电路1中C₁相连，另一端与电阻R₄的一端相连，电阻R₄的另一端与运算放大器N₂的反向输入端相连，电阻R₅的一端与运算放大器N₂的反向输入端相连，另一端与运算放大器N₂的输出端相连，运算放大器N₂的正输入端与地相连，稳压二极管V₁的正极与电阻R₃、R₄的共接点相连，稳压二极管V₁的负极与稳压二极管V₂的负极相连，稳压二极管V₂的正极连接到地。

设运算放大器N₂对称输出最大电压为V_H，双向限幅放大电路进入限幅放大状态时的放大倍数为R₅/R₄ ，其中，R₅为电阻R₅阻值，R₄为电阻R₄阻值；稳压二极管V₁、V₂的正向导通电压均为V_F，反向击穿电压均为V_Z，则应满足如下关系：

    V_H ≥（R₅/R₄）*（V_F+V_Z）

为了保证双向限幅放大电路输出的正、负向峰值对称，稳压二极管V₁、V₂应进行正向导通电压V_F相同性和反向击穿电压V_Z相同性配对，确保V₁和V₂的正向导通电压和反向击穿电压相同；调整放大倍数（R₅/R₄）和稳压二极管正、反相导通电压（V_F+V_Z），使其乘积尽可能接近V_H，有利于扩大线性区动态范围。

图4所示为输出缓冲电路的一个实施例，由电容C₂、电阻R₆、运算放大器N₃构成输出缓冲电路。电容C₂的一端接图3运算放大器N₂的输出端，另一端与运算放大器N₃的正向输入端相连，电阻R₆的一端接地，另一端与运算放大器N₃的正向输入端相连，运算放大器N₃的反向输入端与运算放大器N₃的输出端相连。

图5所示为检波电路实施例，由电阻R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、电容C₃、二极管V₃、V₄、运算放大器N₄、N₅构成检波电路。电阻R₇的一端接图3中运算放大器N₂的输出端，另一端接运算放大器N₄的反向输入端，电阻R₈一端接图3中运算放大器N₂的输出端，另一端接运算放大器N₅的反向输入端，电阻R9一端接运算放大器N₄反向输入端，另一端接二极管V₄的正极，电阻R₁₀一端接运算放大器N₄的反向输入端，另一端接二极管V₃的负极，电阻R₁₁一端接二极管V₄的正极，另一端接运算放大器N₅的反向输入端，电阻R₁₂一端接运算放大器N₅的反向输入端，另一端接运算放大器N₅的输出端，二极管V₃的负极与电阻R₁₀相连，正极接运算放大器N₄的输出端，二极管V₄的负极接运算放大器N₄的输出端，电容C₃与电阻R₁₂两端并联连接。运算放大器N₄、运算放大器N₅的正向输入端接地。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1. 一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，由前置放大电路、双向限幅放大电路、检波电路、输出缓冲电路组成；

前置放大电路对输入信号进行预放大，其输出端与双向限幅放大电路的输入端相连；

双向限幅放大电路对信号进行双向峰值限幅放大，使放大后的输出信号峰值限制在不出现正负向对称范围内；

检波电路对双向限幅放大电路输出的调制信号进行解调，输出检波信号；

输出缓冲电路对双向限幅放大电路输出的信号进行缓冲输出。

2.根据权利要求1所述的抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，输入信号经前置放大电路放大后送达双向限幅放大电路进行限幅放大，双向限幅放大电路的输入信号在未达到限幅电压时，只进行放大，不进行限幅；当输入信号达到限幅电压时，双向限幅放大电路进行限幅放大，双向限幅放大电路输出峰值限制在放大器对称输出范围内。

3.根据权利要求1所述的抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，

双向限幅放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二运算放大器；

第三电阻的一端与前置放大电路的输出端相连，另一端与第四电阻的一端相连；第四电阻的另一端与第二运算放大器的反向输入端相连；第五电阻的一端与第二运算放大器的反向输入端相连，另一端与第二运算放大器的输出端相连；第二运算放大器的正输入端与地相连；第一稳压二极管的正极与第三电阻、第四电阻的共接点相连；第一稳压二极管的负极与第二稳压二极管的负极相连，第二稳压二极管的正极连接到地。

4.根据权利要求3所述的抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，

设第二运算放大器对称输出最大电压为V_H，双向限幅放大电路进入限幅放大状态时的放大倍数为R₅/R₄ ，第一稳压二极管、第二稳压二极管的正向导通电压为V_F、反向击穿电压为V_Z，则满足如下关系：

    V_H ≥（R₅/R₄）*（V_F+V_Z）

其中，R₅为第五电阻阻值，R₄为第四电阻阻值。

5.根据权利要求1、2或3所述的抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，

输出缓冲电路包括第二电容、第六电阻、第三运算放大器；

第二电容的一端接双向限幅放大电路的输出端，另一端与第三运算放大器的正向输入端相连，第六电阻的一端接地，另一端与第三运算放大器的正向输入端相连，第三运算放大器的反向输入端与第三运算放大器的输出端相连。

6.根据权利要求1、2或3所述的抗饱和不对称输出的放大与检波电路，其特征是，

检波电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电容、第三二极管、第四二极管、第四运算放大器、第五运算放大器；

第七电阻的一端接双向限幅放大电路的输出端，另一端接第四运算放大器的反向输入端；第八电阻一端接双向限幅放大电路的输出端，另一端接第五运算放大器的反向输入端；第九电阻一端接第四运算放大器反向输入端，另一端接第四二极管的正极；第十电阻一端接第四运算放大器的反向输入端，另一端接第三二极管的负极；第十一电阻一端接第四二极管的正极，另一端接第五运算放大器的反向输入端；第十二电阻一端接第五运算放大器的反向输入端，另一端接第五运算放大器的输出端；第三二极管的负极与第十电阻相连，正极接第四运算放大器的输出端；第四二极管的负极接第四运算放大器的输出端；第三电容与第十二电阻两端并联连接。