CN211977952U

CN211977952U - 一种相敏检波电路

Info

Publication number: CN211977952U
Application number: CN202020934776.1U
Authority: CN
Inventors: 刘志艺
Original assignee: Hangzhou Caesium Original Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Caesium Original Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2030-05-28

Abstract

本实用新型公开的属于形状计量技术领域，具体为一种相敏检波电路，包括变压器和精密比较器芯片,所述变压器的原线圈上施加一个电压变化范围为‑2V～2V的正弦波信号,所述正弦波信号频率为10KHz，所述变压器的两个次级线圈与传感器内的两个线圈构成惠更斯电桥，所述变压器原线圈的一端接入精密比较器芯片，通过与0V电压作比较就可以识别出激励信号的相位。通过精密比较器实现原线圈激励信号的相位检测，用检测到的相位对后端的放大电路进行控制，从而实现相敏检波，用比较器检测的相位信息，控制信号的同相放大和反相放大，同相放大和反相放大的倍数相同，这样就能实现信号的全波检波。

Description

一种相敏检波电路

技术领域

本实用新型涉及形状计量技术技术领域，具体为一种相敏检波电路。

背景技术

LVDT是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。工作原理简单地说是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状铁芯。当铁芯处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为零；当铁芯在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁芯的位移量成线性关系。LVDT的工作电路称为调节电路或信号调节器。一个典型的调节电路应包括稳压电路、正弦波发生器、解调器和一个放大器。正弦波发生器应具有恒定的幅度和频率，且不受时间和温度的影响。正弦可用文氏电桥产生，或用方波、阶梯波经滤波产生，或用其它合适的方法产生。解调器可以是一个简单的二极管结构，当LVDT次级线圈的交流输出大于1VF.S时，使用简单二极管解调器；如果信号幅度低于此值，由于两个二极管正向电压的差异，会存在温度敏感问题，但对较大的信号电压，二极管误差的影响并不明显。也可以用同步解调器，在同步解调器中，两个场效应管交替地开关，其定时与为初级供电的正弦波同步。在初级与解调器开关间所需相移量取决于LVDT指标和LVDT与信号调节器间的导线长度。

LVDT的工作电路的解调方式，对于较小的信号电压，二极管误差的影响还是比较明显的，因此这种解调方式难以做到高精度，本专利中涉及的相敏检波电路是针对另一种LVDT而设计的，这种LVDT实际上是检测电感电桥的不平衡性，由变压器的两个副线圈和传感器内的两个电感，构成一个电桥，当传感器触针起伏引起线圈电感发生变化时，电桥失去平衡，传感器产生输出。输出信号幅值与传感器内两个电感的差值成正比。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种相敏检波电路，以解决上述背景技术中提出的LVDT的工作电路的解调方式，对于较小的信号电压，二极管误差的影响还是比较明显的，因此这种解调方式难以做到高精度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括变压器和精密比较器芯片,所述变压器的原线圈上施加一个电压变化范围为-2V～2V的正弦波信号,所述正弦波信号频率为10KHz，所述变压器的两个次级线圈与传感器内的两个线圈构成惠更斯电桥，所述变压器原线圈的一端接入精密比较器芯片，通过与0V电压作比较就可以识别出激励信号的相位。

优选的，所述精密比较器芯片输出的相位信号，作为模拟开关的控制信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)通过精密比较器实现原线圈激励信号的相位检测，用检测到的相位对后端的放大电路进行控制，从而实现相敏检波；

2)用比较器检测的相位信息，控制信号的同相放大和反相放大，同相放大和反相放大的倍数相同，这样就能实现信号的全波检波；

3)用在初级运放电路的反馈电阻上加上电容，来抵消变压器线圈造成的相位偏移。

附图说明

图1为本实用新型电路结构示意图；

图2为本实用新型载波结构示意图；

图3为本实用新型调制信号结构示意图；

图4为本实用新型放大后的调幅波结构示意图；

图5为本实用新型相敏检测后的波形结构示意图；

图6为本实用新型滤波后的波形结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种相敏检波电路，包括变压器U1和精密比较器芯片U5,所述变压器U1的原线圈上施加一个电压变化范围为-2V～2V的正弦波信号,所述正弦波信号频率为10KHz，所述变压器U1的两个次级线圈与传感器内的两个线圈构成惠更斯电桥，所述变压器U1原线圈的一端接入精密比较器芯片U5，通过与0V电压作比较就可以识别出激励信号的相位。

精密比较器芯片U5输出的相位信号，作为模拟开关的控制信号。当激励信号相位为0～180度时，比较器7脚输出+3V，IN为+3V，K1接地，U3B的5脚电平为0V，R39、R30、R41、R42与U3B组成反相放大电路，放大发倍数为(R41+R42)/(R39+R30)＝4倍，U3B的7脚输出电压为-4*VS1；当激励信号相位为180～360度时，比较器7脚输出-3V，IN为0V，K2接地，U3B的5脚电压为VS1/2，此时R30、R41、R42与U3B组成同相放大电路.放大倍数为(R41+R42+R30)/R30＝8倍，U3B的7脚输出电压为(VS1/2)*8＝4*VS1。

工作原理：通过精密比较器实现原线圈激励信号的相位检测，用检测到的相位对后端的放大电路进行控制，从而实现相敏检波,用比较器检测的相位信息，控制信号的同相放大和反相放大，同相放大和反相放大的倍数相同，这样就能实现信号的全波检波,用在初级运放电路的反馈电阻上加上电容，来抵消变压器U1线圈造成的相位偏移。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种相敏检波电路，包括变压器U1和精密比较器芯片U5,其特征在于：所述变压器U1的原线圈上施加一个电压变化范围为-2V～2V的正弦波信号,所述正弦波信号频率为10KHz，所述变压器U1的两个次级线圈与传感器内的两个线圈构成惠更斯电桥，所述变压器U1原线圈的一端接入精密比较器芯片U5，通过与0V电压作比较就可以识别出激励信号的相位。

2.根据权利要求1所述的一种相敏检波电路，其特征在于：所述精密比较器芯片U5输出的相位信号，作为模拟开关的控制信号。