基于TPF111芯片的交流旗子暗记幅值检测_暗记_旗子

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在之前，通过博文谈论了一些检测20kHz互换磁场旗子暗记幅值的方法，包括：

高频检波[2]

比拟通过二级管、单电源运放进行旗子暗记检波的方法。

基于TPF111芯片的交流旗子暗记幅值检测_暗记_旗子智能

精密软件检波[3]

通过对互换旗子暗记进行采样，然后打算旗子暗记的幅度；

利用AD8302检波[4]

这是利用ADI公司的RF/IF幅度和相位检测IC来丈量互换旗子暗记的幅值；

利用数字示波器丈量互换旗子暗记的的幅值和相位[5]

利用可以联网的数字示波器完成高频旗子暗记的采集，进而通过软件的方法来丈量互换旗子暗记的幅值和相位。

灵巧高效的电磁旗子暗记的检测方法，可以提高实际工程运用中的电磁定位[6] 的精度。

02基于TPF111丈量幅值的事理

本文提到的 TPF111[7] 芯片原来是是一款专门针对消费类运用而设计的低本钱视频重构滤波器。
它本身是对输入旗子暗记进行2倍(6dB)的视频放大的功能。
如果通过电容耦合，可以实现对旗子暗记钳位的功能，也便是能够将旗子暗记的最低值进行钳位到200mV旁边。
利用这个特点，可以实现对付输入互换旗子暗记的幅值的丈量。

下图是TPF111内部对输入旗子暗记中视频同步（行同步、场同步）电平（旗子暗记的最低电平）进行钳位的构造示意。
如果输出旗子暗记通过电容耦合到输入端，那么有内部的电平比较和MOS管放电回路的浸染，会使得旗子暗记的最低电平坚持在一个固定的电位上。

▲ TPF111同步头钳位电路

如果输入是一个正弦旗子暗记。
它的最低电平被坚持在Vclamp上，那么输出电压的均匀值就即是E+Vclamp。
因此由输出旗子暗记的直流分量，减去固定的Vclamp，就可以得到对应旗子暗记的幅度E的大小。
这便是TPF111完成正弦旗子暗记检波的基本事理。

▲ 旗子暗记底部钳位之后对应的直流分量

关于TPF111的基本功能实验可以参考博文： TPF111视频旗子暗记放大器研究[8] 中的结果。

03幅度可调的20kHz互换旗子暗记源

为了验证TPF111的上述对正弦旗子暗记幅度检波的效果，须要建立一个幅值可以通过程序掌握的20kHz互换旗子暗记源。
这样可以丈量TPF111检波的输入输出之间的关系。

1.基本方法

在之前的博文中，给出了一些基本的互换旗子暗记源的实现方法，紧张包括：

（1）利用互换旗子暗记源。
在一样平常的互换旗子暗记源设备中，都具有对输出旗子暗记幅度掌握的功能。
比如在如何利用万用表丈量随机噪声[9] 先容的 DS345旗子暗记源。
但是这类旗子暗记源改变输出幅值短缺外部编程接口。

（2）利用机器变阻器。
当然，普通的电位器可以改变旗子暗记的幅值，但同样短缺可编程接口。
在博文机器变阻器[10] 中先容了利用步进电机掌握电位器的办法。
但这种方法只能是大体给出旗子暗记变革的方向，短缺精确设定的方法。

（3）利用数字电位器。
在之前的博文 X9C102，X9C103, X9C104[11] 以及 AD5272数字变阻器中先容了两类数字电位器、变阻器。
但由于寄生电容的影响，使得这类器件对付旗子暗记的频率有限定。

（4）利用DAC来改变互换旗子暗记的幅值。
本实验中的20kHz互换旗子暗记源借用了在博文 DAC8830可以当做电位器来利用吗？[12] 所给出的方法。

▲ 多种电解电容的极性标示

2.DAC8830可变幅值互换旗子暗记源

直策应用DAC8830改变互换旗子暗记的幅值，由于DAC8830输出阻抗的影响，还须要外部增加运放来提高DAC8830输出带负载的能力。
下面利用 OPA4377[13] 作为DAC8830 输出缓冲，便可以带动后面的各种对互换输出旗子暗记的检波负载。

▲ 基于DAC8830的可变幅值旗子暗记源实验电路板

stm32cmd('set 7fff')

下面是利用DAC8830所得到的输出幅值可调的20kHz的旗子暗记源。
它的输出有OPA4377进行缓冲，提高了带负载的能力。

▲ 利用DAC8830输出不同幅度的互换旗子暗记

下面三张图分别显示了DAC8830设天命值与输出互换旗子暗记实测幅值之间的关系。
可以看到在大范围、小范围，设天命值与输出电压幅值之间具有线性关系。
只是在数值比较小的时候，输出互换旗子暗记幅值会有一定的颠簸和非线性。

▲ 设置数值与输出互换旗子暗记电压

04实验方案

利用TPF111U设计带有电容耦合的放大电路，如下图所示。
可以看到TPF111封装很小，这就减少了检波方案所占用的电路板的尺寸。

▲ 实验TPF111U事理图和实验电路板

把稳： TPF111U的封装是SC70

下图显示了输入旗子暗记与TPF111输出旗子暗记之间的关系。
可以看到输出旗子暗记是对输入旗子暗记进行了两倍（6dB）的放大。
而且输出旗子暗记的最低值在这个过程中都基本上坚持不变，表明了TPF111对付最低点为的钳位功能。

当输入旗子暗记的幅度超过的TPF111事情电压的一半的时候，输出旗子暗记就会涌现饱和失落真。

▲ TPF111U输出与输入旗子暗记之间的关系

05实验结果

当输入互换旗子暗记为0:V时，TPF111输出的偏置电压为：0.437V。
这便是Vclamp。

下面通过DAC8830加入旗子暗记幅度可变的20kHz交变旗子暗记。
通过万用电压的直流档丈量TPF111的输出直流分量。
下图显示了输入互换旗子暗记的有效值与输出旗子暗记直流分量之间的关系。

输入旗子暗记有效值小杨说0.85V时，输出与输入之间基本上呈现线性关系。
当输入旗子暗记超过0.85V，输出电压变缓，这是由于输入旗子暗记峰值过大，使得TPF111涌现饱和造成的。

▲ 输入互换旗子暗记与TPF111U输出直流旗子暗记之间的关系

下面将输入旗子暗记小于0.5V时，输入输出之间的关系绘制出来，可以看到输出的电压基本上与输入之间呈现增量线性的关系。
肃清了利用二极管进行检波时的去世区的影响。

▲ 输入互换旗子暗记与TPF111U输出直流旗子暗记之间的关系

对付旗子暗记小于0.05V的时候，旗子暗记输出呈现比较缓慢的趋势。
下面对于旗子暗记小杨说0.01V时的曲线进行放大。
可以看到，虽然这部分的旗子暗记呈现更多的非线性，但仍旧没有明显的去世区。
这就表明利用TPF111检波有更强的灵敏性。

▲ 输入互换旗子暗记与TPF111U输出直流旗子暗记之间的关系

结论

TPF111原来是用于视频放大的电路，本文磋商了利用它的低电平钳位功能来对输入正弦互换旗子暗记进行检波。
通过实际旗子暗记的丈量，表明利用TPF111输出的直流分量来检测输入正弦波的幅值，基本上没有去世区的影响，检波灵敏度很高。
在高频检波[2] 博文中先容利用单电源运放LMV321进行半波放大来进行检波，比较之下利用TPF111检波有着更大的线性范围。

由于TPF111的输出有一个固定的直流分量，以是须要预先采集保存这个直流电压数值。
在终极的丈量结果中将该分量减除，才能够得到与输入互换旗子暗记幅值成正比的幅值信息。

参考资料

[1]人工智能完成电磁: https://editor.csdn.net/md/?articleId=105217365

[2]高频检波: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104134160

[3]精密软件检波: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104133708

[4]利用AD8302检波: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104072612

[5]利用数字示波器丈量互换旗子暗记的的幅值和相位: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106439663

[6]电磁定位: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104134054

[7]TPF111: ttp://static6.arrow.com/aropdfconversion/83e613e5113d8114df532f9be20ae4aa058f7525/12tpf111_cn_rev2.2.pdf

[8]TPF111视频旗子暗记放大器研究: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106380404

[9]如何利用万用表丈量随机噪声: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104132063

[10]机器变阻器: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104089780