2.3 反相电压放大电路
电路图参见图4。
该电路(其中R7=R8)对交流信号的放大量可由下面公式推导得出:
(VIN1-V-)/R7+(VIN2-V-)R8=(V--VOUT)/R9 (1)
VOUT=VIN1(-R9/R7)+VIN2(-R9/R8) (2)
VOUT=(VIN1+VIN2)(-R9/R7) (3)
VOUT/(VIN1+VIN2)=-R9/R7 (4)
对于交流信号可以将偏置电压等同于地来处理,由式(4)可见调整反相放大器的放大倍数(R9/R7=220k/4.7k=46.8约为33.41dB),可以改变检测电路的灵敏度。放大倍数绝对值越大,能检测到的信号的幅度越小,即灵敏度越高,通常AUX的输入大于100mV,本次仿真用80mV作输入信号。当输入信号较大时,即反相放大电路发生了削波,这时对检测功能也没有影响,从后面的整流电路原理可知输出信号的上部对整流才起作用,当上部信号削波时,说明已达到运放的输出上限,幅度肯定大于未削波的信号的,且本电路只是检测功能,不必顾及信号的失真,故在发生削波现象时,本电路的检测功能没有影响。
C5是防止低频噪声干扰的对策,加了C5后,反相放大器的放大倍数R9/R7中,R9仍为(220k Ω),R7则变成由C5(0.22 μF)和4.7kΩ合成的。电容的容抗为1/(j*w*C),对于低频信号容抗很大,对于高频信号接近短路,这样对于低频信号放大倍数较大幅度减小,而对于高频信号放大倍数几乎不变,起到了抑制低频干扰信号的作用,防止了误触发。图5是该电路对80mV信号放大后在PSPICE中仿真的输出:
2.4 整流电路
整流电路由D1、R10、C6组成(参见图6)。它起到了平缓放大后信号的变化幅度,使它接近直流信号的作用。当V1和V2之间的压差大于二极管的导通电压时,二极管导通,对电容C6充电(同时一部分电流流过R10及比较器的输入阻抗);当V1和V2的压差小于二极管的导通电压时,二极管截止,电容上的电荷通过R10(及比较器的输入阻抗)放电。当放电到V1和V2的压差再次大于二极管的导通电压时,二极管导通,又开始充电的过程。该电路就反复地进行这样的充放电过程。由于R10、C6值都很大,放电的速度很慢,电容电压接近直流。由微分方程可得,放电时间T=RC1n(Vo/Vt),Vo为放电初始电压,Vt为放电后的电压,R为放电通路的电阻值,C为放电的电容值。可见R,C越大,放电时间越长,即电压越不容易变化。图7为整流滤波的仿真输出。