专业模块课程设计说明书
3. 相敏检波电路
本设计采用开关式相敏检波电路。相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。其结构如图10所示。
图10 开关式相敏检波电路
同向端输入经电压比较器处理过的方波电压信号，反向端输入的电流由乘法电路处理(由放大后的电压信号与正弦高频电压信号相程)。其中同向端和反向端的高频电压信号由同一信号源产生，两者同频。经过相乘后输出波形如图11所示。
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微弱电流信号的检测与放大
图11 相乘电路输出波形
运放电路输出电压（通道C），高频正弦电压信号（10倍频率运放输出电压，通道B），合成信号（通道A）如图12所示。
图12 相乘电路输出前后对比图
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为何不采用包络检波电路？
答：包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。
经过相敏检波输出电压为4.327V，输入输出电压如图13所示。
图13 相敏检波电路输入输出电压
经过相敏检波电路的波形如图14所示：
图14 相敏检波电路输出波形
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微弱电流信号的检测与放大
4. 电压比较器
为了给相敏检波电路提供同频方波信号，实现检波功能。其结构如图15所示。
图15
电压比较器
其同向端接地，反向端接入高频正弦电压信号（1KHZ），输出端为方波信号。当反向端正弦电压小于0时，输出高电平；当反向端输入的正弦电压大于0时，输出低电平。所以输入正弦波输出为反向的正弦波。输入信号和输出信号对比如图16所示。
图16
电压比较器输入信号和输出信号对比
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5. 低通滤波器
为了加强滤波器滤除噪声的能力，采用了二阶低通滤波器，并在滤波器的设计过程 中选择了同样的电容电阻组合。本设计中二阶低通滤波器结构如图17所示。
图17 二阶低通滤波器
由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90o，两级RC 电路的移相到-180o，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。
现计算低通滤波器各元器件参数。
取截止频率为f=110Hz，C1为0.1uF。根据公式4.5.1得
4.5.1
R=14.5kΩ
表1 二阶滤波器部分参数 二阶 a b
贝塞尔 1.3617 0.618 巴特沃斯 1.4142 1 切比雪夫 1.065 1.9305 - 11 -