相敏检波器

　　表 2 交流数据 (50H z) 输入电压 (V ) 输入电流 (A ) 显示数 (W ) 误差 (◊ ) 500 7 3152×103 　　0160 450 6 2168×103 0174 400 5 2101×103 0150 350 4 1140×103 0 300 3 900 0 250 2 499 - 0120 200 1 199 - 0150 150 015 7415 - 0167 100 0125 2512 - 0180 三、结　论以上介绍的电子功率表的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 , 其实验数据表明具有较高的准确度。同时, 扩大了输入信号的范围和带宽, 在功率测量方面有较广泛的应用。若想再进一步提高功率表的准确度, 可考虑采用模拟乘法器AD 734 替代AD 633, 后者的误差为 1◊ , 限制了功率表准确度的进一步提高。 参考文献〔1〕郝鸿安著 1 常用模拟集成电路应用手册 1 人民邮电出版社, 1991〔2〕沙占友编译 1 数字万用表业余制作与检修指南 1 人民邮 电出版社, 1992 一种实用相敏检波器电路的设计 丁士心　庄　严 (吉林电气化高等专科学校, 吉林市 132021) 摘　要　本文介绍一种使用相关检测技术用于抑制噪声的实用电路的设计与分析方法。 关键词　相敏检波器　抑制噪声　相关检测 一、引　言 在化学、物理、生物、医学、天文、通信 及电子技术等领域中都涉及到对微弱信号的检 测。为了提高测量准确度, 就得设法抑制噪声, 对被噪声覆盖的弱信息进行提取、测量。对于 微弱的频域信号, 较为理想的检测方法就是相 关检测。 相关检测系统原理框图如图 1 所示。 图 1 系统工作原理: 信号通道把输入的被测信 号选频放大 (初步滤除噪声) 后, 输给相敏检 波器的一端; 参考通道在参考信号的触发下, 输 出相位可调的、与输入信号同频的占空比 1∶1 的方波; 相敏检波器比较两路信号后输出直流 信号; 直流放大器经低通滤波和进一步放大后 输出直流信号, 其幅度与两路输入信号幅度和 它们的相位差成比例。相敏检波器是相关检测 的核心部件, 它决定了测试系统的准确度以及 弱信号检测水平。它的作用有两个: 一是抑制 噪声, 二是实现对正弦信号或调幅信号进行幅 值和相位的检测。 应当指出: 相关检测用于测量深埋于噪声 中的、微弱的频域信号, 由于是基于频域相干 检测原理, 它处理的信号, 必须是某一频率的 周期函数。若原来的被测信号是缓变信号, 则 首先必须调制成频域信号, 才能进行后续的相 关检测。 23 计量技术　19991№ 12 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 二、电路设计 11 电路结构 设计的相敏检波器电路如图 2 所示。其中: A 1 为零电压比较器; D 为检波二极管; 3DJ 7J 为场效应管电子开关; A 2 为差动放大器, 对信 号进行放大与合成。A 1、A 2 均采用具有双运放 的集成芯片L F353N。 21 工作原理 相敏检波器工作时要求参考信号 u r ( t) 和被测信号 u s ( t) 频率相同。在实际的测量系统中, 两信号采用同一信号源激励, 保证同频。即取: u r ( t) = u s ( t) = U sco sΞs t频率为低频至十万赫, 对其频率稳定度要求不高。且 u r、u s 同相, 相位差 Ω= 0, 相敏检波器可获最大输出, 便于测量。 图 2 　　参考信号 u r ( t)经A 1 和D 组成的整形电路 后的输出 u 1 ( t) 是与被测信号 u s ( t) 同频、同相, 占空比 1∶1 的方波。此方波信号是控制电路电 流流通的开关, 为场效应管 3DJ 7J 提供栅源偏 置电压, 控制电子开关的动作, 决定场效应管漏 极信号 u 3 ( t)。由场效应管工作原理知: u 3 ( t) = u s ( t)　　 (0, T ö2) 0　　　　 (T ö2, T ) (1) 差放A 2 对信号 u s ( t) 和 u 3 ( t) 进行合成, 得 到相敏检波器输出信号 u 0 ( t) , 其表达式为: u 0 ( t) = - R fR 4 u s ( t) + (1+ R f R 4 ) u 3 ( t) (2) 当场效应管截止时, 运放A 2 工作在跟随 状态; 当场效应管导通时, A 2 工作在反相放大 状态。验证测量时取 R f = R 4。把式 (1) 代入式 (2)中, 得: u 0 ( t) = u s ( t)　　　 (0, T ö2) - u s ( t)　　 (T ö2, T ) (3) 由式 (3) 知, 从相敏检波器输出信号 u 0 ( t) 中得 到了被测信号 u s ( t)。 对上述相敏检波器电路进行性能测试, 通 过调整 R f 可以改变运放A 2 对信号放大的幅 度, 测试波形如图 3 所示。对应图 1, 再对 u 0 ( t) 进行直流放大, 即可取其直流分量U 0, 从而得 到被测信号幅值U s (因为在相关检测技术中, 直流放大器包括低通滤波器, 它主要完成积分 与缓变信号放大)。经实际验证, 所设计的相敏 检波器电路达到了预期目的。 图 3 33计量技术　19991№ 12 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 检定与规程 衡器替代法误差计算 严建军 (宁波市计量测试所, 宁波市 315040) 　　在大型衡器检定过程中, 根据《JJG555296 非自动秤通用检定规程》要求, 允许少于秤最 大秤量的标准砝码作标准器, 不足部分由替代 法解决。其中 11141415 条规定“用替代物取代 前面所加砝码, 直至达到测定 (该秤量) 误差 时出现相同的闪变点, 重复上述过程, 直至最 大秤量”。实际检定时限于现场条件, 不可能做 到这样。现场检定时大多用货物、铲车或汽车 等作替代物, 一般情况下, 不可能凑足正好为 标准砝码质量值的替代物, 如标准砝码为 10t, 替代物很难正好为 10t, 只能接近于标准砝码 量。 本人根据实际工作经验, 具体检定时采用 了以下方法: 11 非自行指示秤 (如机械地中衡) 质量为m 的标准砝码放在秤台上, 秤相应 指示值为M 1, 该秤量点测量误差 ∃x 1 = M 1 - m。卸去标准砝码, 换上替代物后秤的指示值为 M 2 (与标准砝码所示大游铊在同一槽口内) , 则 替代物实际质量为Q 1: Q 1= M 2- M 1+ m 式中, Q 1 为替代物实际质量; M 1 为秤的第一次 指示值; M 2 为秤的第二次指示值; m 为标准砝 码质量值。 如标准砝码为m = 10000kg, 指示值M 1= 10010kg, ∃x 1= 10kg, 替代物指示值为M 2= 10100kg。则替代物实际质量为Q 1= M 2- M 1+ m = 10100- 10010+ 10000= 10090 (kg) , 在此 基础上再进行下一称量点的检定。 21 自行指示秤 (如全电子汽车衡) 设标准砝码质量为m 1, 秤的显示值为 I 1, 用闪变点法测得该秤量点误差为 ∃x 2:∃x 2= I 1- m 1+ 015e- ∃m 1 式中, ∃x 2 为秤的测量误差; I 1 为显示值; m 1 为 砝码质量; e 为秤的检定分度值; ∃m 1 为测定闪 变点时所附加的小砝码。卸去标准砝码, 换上 替代物后秤的指示值为 I 2 ( I 2 应接近 I 1, 一般 不超过±10◊ 范围) , 同样用闪变点法测量其显 示误差为 ∃x 3:∃x 3= I 2- m 2+ 015e- ∃m 2 式中, ∃x 3 为显示误差; I 2 为显示值, m 2= I 2;∃m 2 为测定闪变点时所附加的小砝码。则替代 三、结　论 从上述设计的相敏检波器电路可以看出, 它有两个突出特点: 一是输出无直流分量, 不 用补偿, 不用电平转换; 二是全波相检, 输出 灵敏度高, 抑制噪声能力强。当噪声频率不同 于被测信号频率时, 全波相检输出的噪声平均 值基本为零。此外电路结构简单, 频带可随选 用的有关电路的元器件性能进一步拓宽。通过 配备合适的传感器, 恰当的调制方法和参考信 号, 就可以用相敏检波器对缓变信号或频域信 号进行弱信号测量。如我们将它应用到为交流 电桥微弱温变测量、微振动信号测量等, 可以 满足测量要求, 效果较好。此外相敏检波器还 可以广泛应用于非电量电测系统、自动控制系 统、热工测量仪表中。 参考文献 〔1〕康华光 1 电子技术基础 1 高等教育出版社, 1995 〔2〕林理忠、宋敏 1 微弱信号检测学导论 1 中国计量出版社, 1996 〔3〕戴逸松 1 仪表电子电路原理及应用 1 电子工业出版社, 1989 43 计量技术　19991№ 12 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.