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01 电磁信号检测

• 电磁信号检波方案：是否多此一举？[1]

一、前言

在智能车竞赛电磁导航方案中，对来自工字型电感检测到的20kHz导航信号进行放大检波是关键。在往届车模作品方案中，同学们常常使用单电源轨到轨运放电路对来自电感电容谐振选频回路中信号进行半边整流放大，然后直接滤波输出检波信号，或者再通过倍压检波输出。

在这两种方案中，运放只对输入信号进行正半周放大，负半轴实际上是截止的。因此，运放实际上工作在非线性区域，对于低压工作电源应用效率降低。往往还需要对检波后的电压信号进行放大之后再进行单片机采集。

▲20kHz电磁信号放大检波电路二、8002B放大检波

这款8002B单通道音频功率放大器，原本是用于低工作电源下驱动扬声器使用的。它带有电源关断控制，电源工作范围很宽，频率范围大于400kHz，内部具有双功放，通过互补信号输出，无需电容耦合直接连接外部扬声器。它的输出是轨到轨，可以充分利用工作电源，实现大功率输出。在这里，应用这款音频放大器，外部增加适当器件完成电磁导航信号的放大检波。

下面在8002B基本放大电路的基础上改造成20kHz电磁信号放大检波电路。为了不破坏电感电容选频电路的品质因数，需要将并联谐振回路进入电路高阻输入端。将8002B的电源分压中点接到LC回路一端，将LC回路另外一端接入8002B的正向输入端。这一端口是高阻输入，电路形成正向比例放大电路。将原来电路反向耦合电容接地，电路的放大倍数可以通过反馈两个电阻进行调整。对于电路的输出信号，将原来的扬声器更换成倍压检波电路。

请注意，8002B两个输出信号是相位相差180°的信号，这两个信号通过C1，C2两个电容施加在倍压整流二极管上，可以获得两倍的电压输出。这两个二极管使用肖特基二极管，可以使用BAT54s这类双肖特基二极管芯片。在SOT23封装内集成了两个二极管。这就是20kHz电磁导航信号的放大检波电路。

▲电磁信号放大检波电路

在面包板上搭建测试电路，8002B芯片及其周围的阻容器件使用一个单面板焊接，通过接插件固定在面包板上。这里有两个工字型的10mH电感，其中一个是接收电感，另外一个是发送信号电感。由信号源DG1062输出幅值可调的20kHz正弦波驱动发送电感。

▲实验电路

▲激励信号与检波输出信号

▲激励信号与检波输出信号

这里给出了发送电感激励信号的幅值从0V逐步增加到0.5V过程中，对应的检波输出的直流电压幅值。横坐标是发送电感施加的信号电压，纵坐标是检波输出的直流电压信号。电路输出电压超过5.5V之后趋于饱和。在开始非常小的一段有死区。电路的工作电压为5V，输出检波信号的最高值超过了5V，这显示了该电路具有非常大的输出动态范围。

※ 总 结 ※

本文设计了基于8002B的20kHz导航电磁信号的放大检波电路，通过实际测试，验证了电路的可行性，该电路在5V电压下，输出信号的动态范围超过了5V，可以直接进行单片机AD信号采集。