高精度雙路相敏放大器的設計

摘要：介紹一種將檢測的輸入正弦信號與基準正弦信號按一定關系進行相位比較，進而產生一直流電壓信號。該信號送往控制系統進行相位校正，對其原理、結構設計及制作工藝過程進行了詳細的敘述，實驗結果表明它可工作在比較惡劣環境中。
關鍵詞：相敏；放大器；高精度；模擬電路

在許多電子控制系統中，經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與基準正弦信號按一定關系進行相位比較，進而產生一直流電壓信號。該信號送往控制系統進行相位校正，對保障設備系統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計的方法，采用厚膜混合集成工藝，金屬外殼、儲能焊封裝，內腔采用芯片及細線鍵合工藝，該電路精度高、溫漂小。

1 方案設計
1．1 基本方案
產品總體設計方案如圖1所示。實驗中采用標準信號源來模擬系統輸入信號，輸出頻率為2 400 Hz，有效值為7 V的正弦波作為基準(激磁)信號，將該信號進行運算處理作為輸入信號VIN+和VIN-。OUT1，OUT2則為兩路輸出，負載為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行分析計算。
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，如果輸入信號為：
u1=Usin(ωt+φ)
同相放大器時輸出為：
u2=u1／2·(1+R3／R1)
當R1=R3=100 kΩ時，u2=Usin(ωt+φ)
反相放大器時輸出為：
u2=-u1R3／R1
當R1=R3=100 kΩ時，u2=-Usin(ωt+φ)