工程師經驗分享：正交檢測的簡單電路

圖1中的電路產生一個輸出電壓，你可以測量這個電壓，來確定兩條正弦波是否為正交關系。如果輸出電壓為0V，則輸入波(φ1和φ2)完全正交。如果輸入存在非90°相位差，則電路輸出一個直流電壓。該電壓與兩個輸入信號非正交的度數成比例。相位角小于90°時，電壓極性為正，相位角大于90°時，電壓極性為負。

圖1 用電路中的雙向開關可以確定兩條正弦波是否正交。如果輸出電壓為0V，則輸入波(φ1和φ2)完全正交。如果輸出電壓為正或為負，則輸入波非正交。

圖2中的信號A和信號B正交。當信號A加在φ1輸入端時，雙向CMOS開關在正半周期開啟，而在負半周期關閉。如果信號B同時加在φ2輸入端，管腳2出現一個與信號C類似的輸出。需注意，地線上方和下方面積相等。圖1中的R5C1是積分網絡，產生的網壓降為0V。

如果相位角大于90°，當地線上方的面積大于地線下方的面積時，輸出電壓為正(D)。如果相位角小于90°，則輸出電壓為負(E)。如果4016在非0電壓時觸發，則檢測器的精度不會改變。

圖2當φ1和φ2為正交時，管腳2的輸出(C)證明地線上方和下方面積相等，使得管腳2處的集成輸出電壓為0V。如果正弦波非正交，則集成的輸出電壓為正(D)或為負(E)。

R3、D1和D2為集成電路提供輸入保護。R4/R5/C1積分器的性能取決于輸入信號的頻率和管腳1處的網絡阻抗。如果 R1 取值8.2kΩ，R2取值2.2kΩ，R4、R5和C1分別取值8.2Ω 、4.7kΩ和3.2μF，則頻率為25 kHz時積分器有良好性能。這些值適合于φ2輸入端上的24V p-p擺幅。VDD和VSS的取值必須足夠大，才能適應4016的輸入擺幅。例如，一個±3V的輸入擺幅要求 VDD取值為5V，VSS取值為-5V。