CN206740876U - 一种检波电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检波电路，该检波电路是全波检测，能较好的提取待检测信号的幅值，检测精度高，它抑制噪声的能力很强，当噪声频率不同于被检测信号的频率时，经过相敏解调后输出的噪声平均值基本为零，动态响应特性好，电路响应速度快，整个检测过程响应时间低于2ms；电路检测精度高，输出精度达±5mV；电路抗干扰性较强，能适比较恶劣的工作环境。

Description

一种检波电路

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别涉及一种检波电路。

背景技术

1.峰值检波电路：一般是由一个运放构成的电压跟随器和二极管和电容构成。当输入信号为正半周时二极管导通对电容充电，一直充电到峰值即最大值，当输入电压负半周时二极管截止，电容不放电，保持电压(峰值电压)，这样电容两端电压一直处于峰值，可以检测出信号的峰值，称其为峰值检波，其输出是高低变化的电压，对于高精度及快速测量均有要求时，峰值检波电路有一定的局限性。

2.相敏检波电路：是对两个信号之间的相位进行检波。相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。以参考信号为基波，所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑制偶次谐波的功能。对于n＝1,3,5等各奇次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波的1/n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供一种检波电路，该电路检测精度高，动态响应特性好。

实现本发明目的技术方案是：

一种检波电路，包括电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可调电阻R8、运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U5、过零比较器U3、反向器U4、NMOS管M3；

运算放大器U1的正极与NMOS管M3的D引脚、电阻R1的一端相连接，

运算放大器U1的负极与电阻R2、电阻R3的一端过零相连接，

运算放大器U1的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的一端相连接；

运算放大器U2的负极与电阻R4的另一端、电容C1的一端和电阻R5的一端相连接，

运算放大器U2的输出端与电容C1的另一端、电阻R5的另一端和电阻R7的一端相连接，

运算放大器U2的正极接地；

比较器U3的正极与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和V_i(t)是待检波的正弦波电压输入信号相连接，

过零比较器U3的负极接地还与NMOS管M3的S引脚相连接，

过零比较器U3的输出端与反向器U4的输入端相连接，

反向器U4的输出端与NMOS管M3的G引脚相连接，

运算放大器U5的正极接地，

运算放大器U5的负极与电阻R7的另一端、可调电阻R8的一端相连接，

运算放大器U5的输出与可调电阻R8的另一端、V_o(t)是输出电压信号相连接；

本发明提供了一种检波电路，此检波电路是全波检测，能较好的提取待检测信号的幅值，检测精度高，它抑制噪声的能力很强，当噪声频率不同于被检测信号的频率时，经过相敏解调后输出的噪声平均值基本为零，动态响应特性好。电路响应速度快，整个检测过程响应时间低于2ms；电路检测精度高，输出精度达±5mV；电路抗干扰性较强，能适比较恶劣的工作环境。

附图说明

图1为一种检波电路图；

图2为频率(f)-增益(A)图；

图3为检波电路各节点的波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型内容做进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例

一种检波电路，包括电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可调电阻R8、运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U5、过零比较器U3、反向器U4、过零比较器U3；

运算放大器U1的正极与NMOS管M3的D引脚、电阻R1的一端相连接，

运算放大器U1的负极与电阻R2、电阻R3的一端过零相连接，

运算放大器U1的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的一端相连接；

运算放大器U2的负极与电阻R4的另一端、电容C1的一端和电阻R5的一端相连接，

运算放大器U2的输出端与电容C1的另一端、电阻R5的另一端和电阻R7的一端相连接，

运算放大器U2的正极接地；

比较器U3的正极与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和V_i(t)是待检波的正弦波电压输入信号相连接，

过零比较器U3的负极接地还与NMOS管M3的S引脚相连接，

过零比较器U3的输出端与反向器U4的输入端相连接，

反向器U4的输出端与NMOS管M3的G引脚相连接，

运算放大器U5的正极接地，

运算放大器U5的负极与电阻R7的另一端、可调电阻R8的一端相连接，

运算放大器U5的输出与可调电阻R8的另一端、V_o(t)是输出电压信号相连接。

实施例1：

如图1所示：设定待解调的信号V_i(t)＝V_mSinω_ct，电阻R1＝R2＝R3＝100KΩ，Vi(t)经过比较器U3,输出的波形是与Vi(t)频率和相位都相同的方波。传输门在方波的负半周期导通,正半周期截止，则U1的同相输入端V3(t)可用下式表达,其中T为Vi(t)的周期。

运算放大器U1对V2(t)和V3(t)进行运算，其表达式为：

因为R2＝R3,所以

V₄(t)＝2V₃(t)-V₂(t)(3)

V2(t)＝Vi(t)，把(1)代入(3)得

因此，开关相敏检波电路的传递函数为：

V₄(t)＝V_i(t)*k (5)

其中：

对K进行傅立叶分解，可得：

则:

由上式可知V4(t)的直流分量为在其后面加一级低通滤波电路得到直流输出。

(2)低通滤波器

图1中的U2,R4,R5,C1构成低通滤波器，设定R4＝R5＝5KΩ。

根据电路原理，此滤波器的增益A为：

由于R4＝R5＝5KΩ，所以

前面分析过，滤波器要滤掉fo≥2f(即fo≥200K)的信号。由滤波原理可知，当f＝200K的时候，代入(4)式得：

取C1＝200p。

此低通滤波器的频率(f)-增益(A)波形，如图2所示，

可以看出，频率大于200K的信号被大大衰减，达到了低通滤波器的设计要求。

(3)U3增益放大电路，R8用于调整增益。

图1中的U5,R6,R7,R8组成增益放大电路，设定R6＝R7＝10KΩ，R8＝15KΩ，调整输出电压。

电路的传递函数为：

即

(4)实验结果

取Vi(t)＝3Sin(4×10⁵π*t)时，根据前面所述，

用示波器测得此电路各节点的波形，如图3所示；

此检波电路是全波检测，它抑制噪声的能力很强，当噪声频率不同于被检测信号的频率时，经过相敏解调后输出的噪声平均值基本为零。假设输入到检波电路中的信号含有噪声en，即图1中的输入信号Vi(t)由信号Vi和噪声en组成则Vi(t)可表示为:

Vi(t)＝Vi+en (14)

设噪声的傅立叶展开式为:

式中Fn(k)是噪声谱。则由(5)、(6)式可得:

Vi(t)＝Vo*K+en*K (16)

式(7)中第一项为信号项,这在前面已经讨论过,第二项是噪声项,将K傅立叶分解可得:

由(6)与(8)式可知噪声项为:

经过低通滤波器滤波以后,式(9)中只有n＝-k项才能输出,其余的全被滤掉,于是输出的噪声项为由此可知,输出的噪声频谱已经被减小,并且噪声频率与信号频率相差越大抑制作用也越大。

Vo(t)的实际波形图如图3所示：

通过此图可以看出，直流转换经过0.15ms的延时达到稳定值，直流的振幅范围在±5mV精度很高。

Claims (1)

1.一种检波电路，包括电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可调电阻R8、运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U5、过零比较器U3、反向器U4、过零比较器U3；

运算放大器U1的正极与NMOS管M3的D引脚、电阻R1的一端相连接，

运算放大器U1的负极与电阻R2、电阻R3的一端过零相连接，

运算放大器U1的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的一端相连接；

运算放大器U2的负极与电阻R4的另一端、电容C1的一端和电阻R5的一端相连接，

运算放大器U2的输出端与电容C1的另一端、电阻R5的另一端和电阻R7的一端相连接，

运算放大器U2的正极接地；

比较器U3的正极与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和是待检波的正弦波电压输入信号相连接，

过零比较器U3的负极接地还与NMOS管M3的S引脚相连接，

过零比较器U3的输出端与反向器U4的输入端相连接，

反向器U4的输出端与NMOS管M3的G引脚相连接，

运算放大器U5的正极接地，

运算放大器U5的负极与电阻R7的另一端、可调电阻R8的一端相连接，

运算放大器U5的输出与可调电阻R8的另一端、是输出电压信号相连接。