NXP恩智浦智能车四轮组-- 2.电磁检波电路、运放模块原理图

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检波方案

对于检波电路，组委会给过一个参考设计：

翻看了几个队伍的技术报告，基本都是沿用组委会的电路：
经运放放大过的电磁信号经过C3耦合，去除直流偏置，D1和D2进行半波检波（单独D2也可以检波，D1起到了倍压的作用），再经C4和R3滤波，输出变为直流。

检波电路的工作原理，可以参考这个博客：
为何使用峰值检波电路？峰值检波原理分析与改进

在上面电路输出部分 的电阻R3和电容C4，是进行滤波作用，它们的数值乘积对应滤波时间常数，增加滤波时间常数可以减少输出信号的波纹，提高信号的信噪比，但是会带来检波电路响应速度变慢。如果滤波时间常数减少，虽然会提高电路的响应速度，但是输出信号的波纹会增加。因此上，需要合理选择滤波时间常数。如果一阶滤波电路无法满足需要，也可以再增加一级 RC 滤波来取得速度和滤波效果的折中。
组委会推荐的RC滤波参数是100nF搭配51k，仿真时纹波也是很小的，直流1.35V时，纹波峰峰值仅14.5mV。

仿真中，我将信号源峰峰值瞬间缩小1/4，经过6.2ms，输出的直流才稳定下来，这就是响应延迟。响应延迟出现的原因是电容不能瞬间放电，图中的R5越大，放电越慢，延迟就越明显。

运放模块原理图

2.5V基准电压电路

由于单电源供电，运放需要添加一个2.5V的偏置电压：
这里使用TL431，产生2.5V电压，为4路运放提供偏置，TL431产生的电压可以通过上图中的R34和R79调节，电压计算公式为(1+R34/R79)*2.5。

TL431的典型应用电路：

放大电路

反相比例放大电路，在同相端加入2.5V的偏置电压，一般情况下，单级的放大200倍就比较极限了（尽管运放的理想参数还可以更高）。

检波电路

电磁信号经一级运放放大后，需要检波电路进行处理，这里沿用组委会的倍压检波方案：

检波完成后加了一级放大器，一方面可以进一步放大直流信号，另一方面可以降低信号输出阻抗，在一些单片机ADC输入阻抗较低时，加上这一级比较好。
这一级放大可选可不选，如果不想加，可以不焊接运放，改为焊接上图中的R75（0欧电阻）。