CN205265669U - 一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，包括振荡放大单元、带通滤波器选频单元、非线性控制单元、谐振单元和与谐振单元连接的信号检测电路；所述的带通滤波器选频电路一端与信号输入端VIN和谐振单元的信号输出端相连，另一端与振荡放大电路相连，振荡放大电路与信号输入端VIN相连，非线性控制电路与振荡放大电路并联连接；所述的带通滤波器选频电路包括一个积分电路及与该积分电路相连接的滤波电路；本实用新型以RC振荡电路为基础，使用带通滤波器作为选频网络并增加三极管非线性控制和保护功能，非线性控制效果更佳，并且选频网络更加精准，成本低、利于实现，检测的结果准确、功耗低。

Description

一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，具体为一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路。

背景技术

在射频通信领域，高精度高可靠性的功率检波器，广泛应用于智能机器人检测、天线口的驻波测试。功率检波管可以为单端功率输入，也可以为差分功率输入。但差分功率输入的检测精度和范围远比前者优良，因此，单端变差分的射频平衡装置被广泛用于功率检波管功率输入端口。传统的射频差分平衡装置有绕线型巴伦，微带差分平衡装置等。绕线型巴伦频带宽、可靠性高、精度高，是现有射频检波管的主流差分平衡装置。但它价格比较高，对于产品成本压力大。微带巴伦频带宽，成本低，可靠性高，但占用电路板面积大，对于较低频率的射频信号，过大的电路板面积将导致其无法再使用；而振荡电路原理为利用低频段或高频段中存在的频率f0，使电路产生的附加相移±∏，且当f＝f0时︱AF︱﹥1，电路产生振荡。电路有如下三种类型：第一种是RC振荡电路，电路类型多种多样，最典型的为RC桥式振荡电路，利用RC串并联作为选频网络和反馈网络。特点是电路简单利于实现。第二种是LC振荡电路，其组成原理与RC桥式振荡电路相同，只是选频网络采用LC电路。特点是振荡频率较高。第三种是石英晶体振荡电路，用石英体当作选频网络。特点是频率精准，但价格昂贵；而传统脉冲信号监测电路都是使用专门的有源芯片，功耗会在3.3V供电的情况下有40μA，即120μW，功耗很大，对于竞赛机器人来说如何能够减小其功率是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，包括振荡放大单元、带通滤波器选频单元、非线性控制单元、谐振单元和与谐振单元连接的信号检测电路；所述的带通滤波器选频电路一端与信号输入端VIN和谐振单元的信号输出端相连，另一端与振荡放大电路相连，振荡放大电路与信号输入端VIN相连，非线性控制电路与振荡放大电路并联连接；所述的带通滤波器选频电路包括一个积分电路及与该积分电路相连接的滤波电路；所述的非线性控制电路包括两个三极管Q1、Q2及与其相连的并联电路；信号检测电路包括与采集电路信号出口连接的信号采集放大电路和与输出端口OUT连接的信号监测电路；所述的谐振单元包括用于实现信号相移的第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路和第二谐振电路并行连接于射频输入端口VOUT；所述信号监测电路包括第一或非门U1、第二或非门U2、电阻R9、电容C7和电容C8；所述信号采集放大电路的信号输出端与第一或非门U1的第一输入端连接，第一或非门U1的输出端与所述第二或非门U2的输入端连接；所述第二或非门U2的输出端连接输出端口OUT；第一或非门U1的第二输入端与其输出端并联电容C7，所述电容C7的输出端与输出端口OUT连接；所述第二或非门U2的输出端与输出电容C8连接，所述电容C8与负极电源连接；所述信号采集放大电路包括与输入端口连接的滤波电容C7、偏置电阻R7、三极管Q3、放电电阻R8和充电电容C6；所述滤波电容C7与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极与发射极并联偏置电阻R7，且发射极与正极电源VCC连接，三极管Q3的集电极连接放电电阻R8，放电电阻R8与充电电容C6并联，所述放电电阻R8的输出端与负极电源连接；所述三极管Q3的集电极与第一或非门U1的第一输入端连接，所述输出电容C8的输出端与负极电源连接。

作为本实用新型更进一步的技术方案，所述第一谐振电路由电容C3和电感L1组成；所述第二谐振电路由电容C5和电感L2组成，第一谐振电路和第二谐振电路并联设置，第一谐振电路中射频信号经电容C3和电感L1后接地，电容C3与电感L1的连接端还连接隔直电容C4。

作为本实用新型更进一步的技术方案，第二谐振电路中射频信号经电感L2和隔直电容C5后接地；所述的隔直电容C4、C5连接所述信号检测电路的信号输入端。

与现有技术相比，本实用新型以RC振荡电路为基础，使用带通滤波器作为选频网络并增加三极管非线性控制和保护功能，主要利用三极管作为非线性电路环节和电路保护环节，可抑制自激振荡增益，并且保护电路，带通滤波器作为选频网络，提供精确的频率范围，从而实现频率可变稳定输出的正弦振荡电路；而通过两支谐振电路可将单一的正弦振荡信号转化为两路幅度相等，相位相反的射频差分信号，两路射频差分信号经对应的隔直电容处理后输入到信号检测电路，借此输出电压信号满足后续电路的处理需求。本实用新型非线性控制效果更佳，并且选频网络更加精准，成本低、利于实现，检测的结果准确、功耗低。

附图说明

图1为本实用新型一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，包括振荡放大单元、带通滤波器选频单元、非线性控制单元、谐振单元和与谐振单元连接的信号检测电路；所述的带通滤波器选频电路一端与信号输入端VIN和谐振单元的信号输出端相连，另一端与振荡放大电路相连，振荡放大电路与信号输入端VIN相连，非线性控制电路与振荡放大电路并联连接；所述的带通滤波器选频电路包括一个积分电路及与该积分电路相连接的滤波电路；所述的非线性控制电路包括两个三极管Q1、Q2及与其相连的并联电路；所述的谐振单元包括用于实现信号相移的第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路和第二谐振电路并行连接于射频输入端口VOUT；所述第一谐振电路由电容C3和电感L1组成；所述第二谐振电路由电容C5和电感L2组成，第一谐振电路和第二谐振电路并联设置，第一谐振电路中射频信号经电容C3和电感L1后接地，电容C3与电感L1的连接端还连接隔直电容C4；第二谐振电路中射频信号经电感L2和隔直电容C5后接地；所述的隔直电容C4、连接所述的信号检测电路的信号输入端，信号检测电路包括与采集电路信号出口连接的信号采集放大电路和与输出端口OUT连接的信号监测电路；所述信号监测电路包括第一或非门U1、第二或非门U2、电阻R9、电容C7和电容C8；所述信号采集放大电路的信号输出端与第一或非门U1的第一输入端连接，第一或非门U1的输出端与所述第二或非门U2的输入端连接；所述第二或非门U2的输出端连接输出端口OUT；第一或非门U1的第二输入端与其输出端并联电容C7，所述电容C7的输出端与输出端口OUT连接；所述第二或非门U2的输出端与输出电容C8连接，所述电容C8与负极电源连接；

所述信号采集放大电路包括与输入端口连接的滤波电容C7、偏置电阻R7、三极管Q3、放电电阻R8和充电电容C6；所述滤波电容C7与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极与发射极并联偏置电阻R7，且发射极与正极电源VCC连接，三极管Q3的集电极连接放电电阻R8，放电电阻R8与充电电容C6并联，所述放电电阻R8的输出端与负极电源连接；所述三极管Q3的集电极与第一或非门U1的第一输入端连接，所述输出电容C8的输出端与负极电源连接；信号采集放大电路中，滤波电容C7通高频信号，阻低频信号，只有脉冲信号满足一定频率条件，才能通过滤波电容C7,三极管Q3基极电压大于导通压降，三极管Q3发射极输出电流对充电电容C6进行充电；

信号监测电路中，第一或非门U1为CMOS管或非门，脉冲信号输入的情况下，通过Q3对信号进行放大，对电容C6充电，电容C6两端为高电平，第一或非门U1B的输出端为低电平，第二或非门U2的输出端为高电平；当脉冲信号消失，电容C6放电，两端电压低于门槛值后，第一或非门U1B的输出端为高电平，第二或非门U1C的输出端为低电平，信号通过电阻R9反馈给第一或非门U1B的第二输入端，第一或非门U1B的输出端输出低电平；第二或非门U2的输出端为高电平。电容C7和电阻R9构成延时电路，决定告警信号的周期。因此，当脉冲信号消失时，电路输出脉冲告警信号。

激励信号从激励信号输入端VIN进入，R3为输入负载可根据具体需要进行调节，该激励信号提供了振荡起始条件，激励信号进入运放OP同向端口后，信号产生振荡并且被放大，但是其中的信号含有多种频率，需要得到所需频率时就需要进行选频；R5、C1、C2、R6组成了带通滤波器选频网络，信号从运放放大后进入这个环节，带通滤波器工作剔除波形的杂波，留下带通滤波器频段的波形，再输入到运放同向端进行线性放大，如此反复最终可以精准的得到所需频率波形。放大后的信号增益不能无限大所以需要进入三极管Q1和TQ组成非线性控制环节，Q1和Q2控制运放输出的增益，使得信号幅度逐渐稳定在一定的范围之内,第一谐振电路使VOUT端输入的信号产生-90°相移；第二谐振VOUT端输入的信号产生+90°相移；两个隔直电容可以对射频信号短路，对直流信号开路；两支谐振电路可将单一的射频信号转化为两路幅度相等，相位相反的射频差分信号，两路射频差分信号经对应的隔直电容处理后输入到射频检波器件，借此输出电压信号满足后续电路的处理需求。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，其特征在于，包括振荡放大单元、带通滤波器选频单元、非线性控制单元、谐振单元和与谐振单元连接的信号检测电路；所述的带通滤波器选频电路一端与信号输入端VIN和谐振单元的信号输出端相连，另一端与振荡放大电路相连，振荡放大电路与信号输入端VIN相连，非线性控制电路与振荡放大电路并联连接；所述的带通滤波器选频电路包括一个积分电路及与该积分电路相连接的滤波电路；所述的非线性控制电路包括两个三极管Q1、Q2及与其相连的并联电路；信号检测电路包括与采集电路信号出口连接的信号采集放大电路和与输出端口OUT连接的信号监测电路；所述的谐振单元包括用于实现信号相移的第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路和第二谐振电路并行连接于射频输入端口VOUT；所述信号监测电路包括第一或非门U1、第二或非门U2、电阻R9、电容C7和电容C8；所述信号采集放大电路的信号输出端与第一或非门U1的第一输入端连接，第一或非门U1的输出端与所述第二或非门U2的输入端连接；所述第二或非门U2的输出端连接输出端口OUT；第一或非门U1的第二输入端与其输出端并联电容C7，所述电容C7的输出端与输出端口OUT连接；所述第二或非门U2的输出端与输出电容C8连接，所述电容C8与负极电源连接；所述信号采集放大电路包括与输入端口连接的滤波电容C7、偏置电阻R7、三极管Q3、放电电阻R8和充电电容C6；所述滤波电容C7与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极与发射极并联偏置电阻R7，且发射极与正极电源VCC连接，三极管Q3的集电极连接放电电阻R8，放电电阻R8与充电电容C6并联，所述放电电阻R8的输出端与负极电源连接；所述三极管Q3的集电极与第一或非门U1的第一输入端连接，所述输出电容C8的输出端与负极电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，其特征在于，所述第一谐振电路由电容C3和电感L1组成；所述第二谐振电路由电容C5和电感L2组成，第一谐振电路和第二谐振电路并联设置，第一谐振电路中射频信号经电容C3和电感L1后接地，电容C3与电感L1的连接端还连接隔直电容C4。

3.根据权利要求2所述的一种竞赛机器人信号接收装置的平衡器检测电路，其特征在于，第二谐振电路中射频信号经电感L2和隔直电容C5后接地；所述的隔直电容C4、C5连接所述信号检测电路的信号输入端。