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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2021年2月4日 09时21分

上一篇:恩智浦智能车四轮组– 1.电磁检测方案、运放选型

 

检波方案

 

对于检波电路,组委会给过一个参考设计:

 

在这里插入图片描述

 

翻看了几个队伍的技术报告,基本都是沿用组委会的电路:
经运放放大过的电磁信号经过C3耦合,去除直流偏置,D1和D2进行半波检波(单独D2也可以检波,D1起到了倍压的作用),再经C4和R3滤波,输出变为直流。

 

检波电路的工作原理,可以参考这个博客:
为何使用峰值检波电路?峰值检波原理分析与改进

 

在上面电路输出部分 的电阻R3和电容C4,是进行滤波作用,它们的数值乘积对应滤波时间常数,增加滤波时间常数可以减少输出信号的波纹,提高信号的信噪比,但是会带来检波电路响应速度变慢。如果滤波时间常数减少,虽然会提高电路的响应速度,但是输出信号的波纹会增加。因此上,需要合理选择滤波时间常数。如果一阶滤波电路无法满足需要,也可以再增加一级 RC 滤波来取得速度和滤波效果的折中

 

组委会推荐的RC滤波参数是100nF搭配51k,仿真时纹波也是很小的,直流1.35V时,纹波峰峰值仅14.5mV。

 

在这里插入图片描述

 

仿真中,我将信号源峰峰值瞬间缩小1/4,经过6.2ms,输出的直流才稳定下来,这就是响应延迟。响应延迟出现的原因是电容不能瞬间放电,图中的R5越大,放电越慢,延迟就越明显。

 

在这里插入图片描述

 

运放模块原理图

 

2.5V基准电压电路

 

在这里插入图片描述

 

由于单电源供电,运放需要添加一个2.5V的偏置电压:
这里使用TL431,产生2.5V电压,为4路运放提供偏置,TL431产生的电压可以通过上图中的R34和R79调节,电压计算公式为(1+R34/R79)*2.5。

 

TL431的典型应用电路:

 

在这里插入图片描述

 

放大电路

 

在这里插入图片描述

 

反相比例放大电路,在同相端加入2.5V的偏置电压,一般情况下,单级的放大200倍就比较极限了(尽管运放的理想参数还可以更高)。

 

检波电路

 

电磁信号经一级运放放大后,需要检波电路进行处理,这里沿用组委会的倍压检波方案:

 

在这里插入图片描述

 

检波完成后加了一级放大器,一方面可以进一步放大直流信号,另一方面可以降低信号输出阻抗,在一些单片机ADC输入阻抗较低时,加上这一级比较好。

 

这一级放大可选可不选,如果不想加,可以不焊接运放,改为焊接上图中的R75(0欧电阻)。

 

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