高精度雙路相敏放大器的設(shè)計(jì)

摘要：介紹一種將檢測(cè)的輸入正弦信號(hào)與基準(zhǔn)正弦信號(hào)按一定關(guān)系進(jìn)行相位比較，進(jìn)而產(chǎn)生一直流電壓信號(hào)。該信號(hào)送往控制系統(tǒng)進(jìn)行相位校正，對(duì)其原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作工藝過程進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它可工作在比較惡劣環(huán)境中。
關(guān)鍵詞：相敏；放大器；高精度；模擬電路

在許多電子控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要用到高精度相位控制。雙路相敏放大器主要功能是將采集的正弦信號(hào)與基準(zhǔn)正弦信號(hào)按一定關(guān)系進(jìn)行相位比較，進(jìn)而產(chǎn)生一直流電壓信號(hào)。該信號(hào)送往控制系統(tǒng)進(jìn)行相位校正，對(duì)保障設(shè)備系統(tǒng)正常工作具有十分重要的作用。在此介紹一種采用模擬電路設(shè)計(jì)的方法，采用厚膜混合集成工藝，金屬外殼、儲(chǔ)能焊封裝，內(nèi)腔采用芯片及細(xì)線鍵合工藝，該電路精度高、溫漂小。

1 方案設(shè)計(jì)
1．1 基本方案
產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。實(shí)驗(yàn)中采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源來(lái)模擬系統(tǒng)輸入信號(hào)，輸出頻率為2 400 Hz，有效值為7 V的正弦波作為基準(zhǔn)(激磁)信號(hào)，將該信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理作為輸入信號(hào)VIN+和VIN-。OUT1，OUT2則為兩路輸出，負(fù)載為1kΩ。

1．2 電路原理
電原理框圖如圖2所示。

以下按單路相敏放大器進(jìn)行分析計(jì)算。
1．2．1 放大器
放大器如圖3所示。

該電路可接為同相放大器和反相放大器，如果輸入信號(hào)為：
u1=Usin(ωt+φ)
同相放大器時(shí)輸出為：
u2=u1／2·(1+R3／R1)
當(dāng)R1=R3=100 kΩ時(shí)，u2=Usin(ωt+φ)
反相放大器時(shí)輸出為：
u2=-u1R3／R1
當(dāng)R1=R3=100 kΩ時(shí)，u2=-Usin(ωt+φ)