高精度双路相敏放大器的设计

摘要：介绍一种将检测的输入正弦信号与基准正弦信号按一定关系进行相位比较，进而产生一直流电压信号。该信号送往控制系统进行相位校正，对其原理、结构设计及制作工艺过程进行了详细的叙述，实验结果表明它可工作在比较恶劣环境中。
关键词：相敏；放大器；高精度；模拟电路

在许多电子控制系统中，经常需要用到高精度相位控制。双路相敏放大器主要功能是将采集的正弦信号与基准正弦信号按一定关系进行相位比较，进而产生一直流电压信号。该信号送往控制系统进行相位校正，对保障设备系统正常工作具有十分重要的作用。在此介绍一种采用模拟电路设计的方法，采用厚膜混合集成工艺，金属外壳、储能焊封装，内腔采用芯片及细线键合工艺，该电路精度高、温漂小。

1 方案设计
1．1 基本方案
产品总体设计方案如图1所示。实验中采用标准信号源来模拟系统输入信号，输出频率为2 400 Hz，有效值为7 V的正弦波作为基准(激磁)信号，将该信号进行运算处理作为输入信号VIN+和VIN-。OUT1，OUT2则为两路输出，负载为1kΩ。

1．2 电路原理
电原理框图如图2所示。

以下按单路相敏放大器进行分析计算。
1．2．1 放大器
放大器如图3所示。

该电路可接为同相放大器和反相放大器，如果输入信号为：
u1=Usin(ωt+φ)
同相放大器时输出为：
u2=u1／2·(1+R3／R1)
当R1=R3=100 kΩ时，u2=Usin(ωt+φ)
反相放大器时输出为：
u2=-u1R3／R1
当R1=R3=100 kΩ时，u2=-Usin(ωt+φ)