微小电压的锁相放大器检波电路测量电路分析

电路的功能

采用反相、同相切换的同步检波电路的工作频率小于数十千赫兹，其直流稳定度须眉于双重平衡差动电路，在整个低频段均可应用。

本电路的模拟开关采用了一般的N沟道J-FET。平滑电路加了12DB/OCT的低通滤波器，缩短了响应时间。检波采用全波整流方式，很容易消除高次谐波。本电路广泛用于测量微小电压的锁相放大器检波电路。

电路工作原理

OP放大器A1为阻抗缓冲器，如前级的输出阻抗也象OP放大器那样，比较低，则可把A1去掉。A2是进行反相、同相切换的放大器，TT2导通，同相输入端被接地，放大倍数为 -1（-1=R3/R2）。

TT2截止后，输入信号经R4输入A2，由于输入电阻非常高，成为等电位，反相输入端必须与之随动，所以TT2起到放大倍数为1的跟随器作用。

TT2构成的模拟开关电路，切断时必须把栅极-源极间的电压VOS沿负方向摆到夹断电压VP附近。为了用TTL电平驱动，把+5/0V换为-VCC/+5V，另外也可以换成CMOS模拟开关，但须考虑元件成本。TT1是PNP晶体管，发射极电压为-VCC。输入的TTL电平为“L”时，使TT1产生基极电流，TT1导通，集电极电们摆到+5V附近，二极管D1截止，于是ROS≈0，TT2导通。

电容器C1、C2是为了减少尖峰脉冲而加的。产生基准相位的REF波形与输入波形同相时，OP放大器A2的输出波形是正极性的全波整流波，反相时为负极性的全波整流波，有90度相位差时则在输入波形的90度和270度时转换极性，形成S状的正、负对称波。如果平滑，输出为 0，与输入信号大小无关。

如果把输入电压的峰值设定为E1，则全波整流的平均值为2E1/π=0.636E1，如果滤波器的放大倍数为1.56，这样在输出端便可获得与E1基本相等的直流电压。

低通滤波器的构成采用相同参数方式，截止频率由输出响应确定，这里FO取10HZ，衰减梯度为12DB/OCT。

元件选择

为了保证准确的同相、反相转换，必须使R2=R3，TT2的通态电阻TOE应等于零，但实际上有数面欧姆的电阻存在，可采用尽量提高R4的阻值或并联电阻使RON降低的措施加以解决。

电平切换电路的元件数量很多，为简便起见，可采用VOB=0V，截止的 N沟道MOS FET或改用C-MOS模拟开关。