R
UUKURε
交流电源频率选择为5KHZ现使桥路最大输出为10mV则电压幅值为
7V
iU≈30442936
6F6100141044101510Ebh211101010910
lε课设条件要求4s2K441046oiUR
mV
VUR
ε≈
f
图三交流电桥
32放大电路的设计
由于传感器输出的电压比较小因此需对其进行放大使之满足后续电路的处理要求。
鉴于传感器输出可能杂有共模电压为此选取具有高共模抑制比的AD620作为放大器来达到净化信号电压和充分节约成本和制造的空间的目的。
电路图如图四所示。
图四放大电路
其放大增益为
out
U1
AD620AR
3
267185
4R4
1008kΩVCC5VVEE
5V
VEE65VCCout
Uout
U1
f
为了将10mV的电压放大到10V需要放大1000倍为此选择分配级为5020这里放大50倍因此解得R41008kΩ。
33移相器的设计
因为电桥电路输出的电压对载波信号有一定的超前角一般为几度到几十度因此在把载波信号作为相敏检波的参考电压前需对其进行一定的移相处理图五为090°的移相电路。
图五移相电路
若设R12调节后的有效电阻为R则移相的推导为
因为ω的数量级为410所以可以取C3100uF这样RR12可以设定在500
494kG1
R4
Ω电源电压out
222222111i
ooijRC
UUjRC
UkUUUURCjRC
HjUkRCtgRC
ωωωωωωφω

由
fΩ范围即实现相角在090°移动。上式中10kk110k100Ω
≈ΩΩ
Hj1ω≈。所以移相电路不改变幅值。
34过零比较器的设计
在进行相敏检波时我们更希望参考电压整形为方波这样便于比较因此设置一个过零比较器LM339实现这一功能。电路图如图六所示。
图六过零比较器
35相敏检波电路的设计
由于采用的交流电压不能实现对压力方向的判别所以要利用相敏检波的鉴相特性达到这一目的。
电路图如图七所示。
图七相敏检波电路
outU2out
U3U3A
LM339AD
7
6
3
1
12
VCC5V
VEE
5VVEE0
VCC
1kΩ
U1out
f从图示知道用JFET做开关器件当outU30时其导通U4A正极为0电位信号从负极输入放大倍数为R11
1R8
此时outU10当outU30时JFET截止信号从正极输入放大倍数为1此时outU10。因此相敏检波实现了信号的判别只是与原信号相差一个负号。
36低通滤波器的设计
由于经过相敏检波后的电压还混有高频载波信号所以需将其滤掉又因为相敏检波后输出的电压与原信号差一个负号所以选择反相一阶有源低通滤波器这样就可以得到真正反映原信号的直流输出。
低通滤波器截止频率设为40HZ。电路图如图八所示。
图八低通滤波电路
若取R101kΩ则由
101
1
40HZ2RC可解得C14uF另外取R950Ω
则此环节实现的放大倍数是R10
20R9
则实现了放大倍数的另一级分配也r