NXP恩智浦智能车四轮组-- 2.电磁检波电路、运放模块原理图
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檢波方案
對于檢波電路,組委會給過一個參考設計:
翻看了幾個隊伍的技術報告,基本都是沿用組委會的電路:
經運放放大過的電磁信號經過C3耦合,去除直流偏置,D1和D2進行半波檢波(單獨D2也可以檢波,D1起到了倍壓的作用,輸入信號負半軸時,D1導通,D2截止,左側回路中C3充電,信號正半軸時,疊加上C3的電壓輸出),再經C4和R3濾波,輸出變為直流。
檢波電路的工作原理,可以參考這個博客:
為何使用峰值檢波電路?峰值檢波原理分析與改進
在上面電路輸出部分 的電阻R3和電容C4,是進行濾波作用,它們的數值乘積對應濾波時間常數,增加濾波時間常數可以減少輸出信號的波紋,提高信號的信噪比,但是會帶來檢波電路響應速度變慢。如果濾波時間常數減少,雖然會提高電路的響應速度,但是輸出信號的波紋會增加。因此上,需要合理選擇濾波時間常數。
組委會推薦的RC濾波參數是100nF搭配51k,仿真時紋波也是很小的,直流1.35V時,紋波峰峰值僅14.5mV。
仿真中,我將信號源峰峰值瞬間縮小1/4,經過6.2ms,輸出的直流才穩定下來,這就是響應延遲。響應延遲出現的原因是電容不能瞬間放電,圖中的R5越大,放電越慢,延遲就越明顯。
運放模塊原理圖
2.5V基準電壓電路
由于單電源供電,運放需要添加一個2.5V的偏置電壓:
這里使用TL431,產生2.5V電壓,為4路運放提供偏置,TL431產生的電壓可以通過上圖中的R34和R79調節,電壓計算公式為(1+R34/R79)*2.5。
TL431的典型應用電路:
放大電路
反相比例放大電路,在同相端加入2.5V的偏置電壓,一般情況下,單級的放大200倍就比較極限了(盡管運放的理想參數還可以更高)。
檢波電路
電磁信號經一級運放放大后,需要檢波電路進行處理,這里沿用組委會的倍壓檢波方案:
檢波完成后加了一級放大器,一方面可以進一步放大直流信號,另一方面可以降低信號輸出阻抗,在一些單片機ADC輸入阻抗較低時,加上這一級比較好。
這一級放大可選可不選,如果不想加,可以不焊接運放,改為焊接上圖中的R75(0歐電阻)。
總結
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