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【转载】uA741+LM393代替TLV2460实现光波调制与解调

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xyz549040622|  楼主 | 2018-5-29 15:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

光波调制与解调电路

光电传感器可以进行光、电转换,但有效距离非常有限,如TCRT5000红外光电传感器有效距离12 mm, RPR220红外光电传感器的有效距离只有6 mm。当光电传感器的感光距离要求较远时,就要用调制的方法来提高光的传输距离。

调制:使光波的某些参数如振幅、频率、相位、偏振状态和持续时间等按一定的规律变化的方法。图1是模仿工厂流水线的计件电路框图。

132.001.jpg

图1 计件电路框图

矩形波信号输入到由LM393、三极管和红外二极管组成的发射电路。用光敏二极管PH302(面接收型)作光电接收管,发射光信号用的近红外二极管与光敏二极管PH302组成对管。红外发光管发射的光波是具有一定频率的光梳,作为载波信号。用手随机的遮挡光波(相当于用手加载一种信号,不遮挡为0,遮挡为1),对载波进行调制。调制后的光波由PH302接收。

接收电路是一个电流变电压的转换电路,光敏二极管的反相电流和它接收到的光强成正比,实现光强到电流的转变,然后采用I/ V转换电路(如图2),输出端得到电压信号。其中的运放为uA741。输出的电压信号送入解调电路。

132.002.jpg

图2 I/ V转换电路

解调电路的作用是将手的遮挡信号(逻辑“1”、“0”)从载波中恢复出来。解调电路用LM567来实现,LM567是一个含有锁相环的集成芯片,其电路结构如下:

132.003.jpg

图3 LM567电路图

PD1和PD2分别为鉴相器和正交鉴相器。VCO是压控振荡电路。输入3的信号与压控振荡器输出5的信号经鉴相器PD1比较,得到电压差输出到2引脚,该电压差控制VCO调整振荡频率和相位,使得2引脚输出为稳定值,此时实现锁相(即输入3的信号和输出5的信号频率一致,相位差恒定)。PD2将VCO输出的信号相移90度以后再和输入3进行比较,如果已经锁相,则应该输出最大的电压差到引脚1,此电压差经放大器AMP放大后驱动8引脚输出低电平信号。如果没有实现锁相,则1脚电压不足以实现最大压差输出,也就无法驱动8引脚拉低。

矩形波电路考虑了两种方案:

方案一:

132.004.jpg

方案二:

132.005.jpg

考虑到成本因素,TLV2460一块芯片可以买一碗水饺,而UA741和LM393加起来只够一个馒头。而我们要用一个馒头实现一碗水饺的功能。但是事情并不是那么一帆风顺的。方案一是通过验证的,没有任何问题。方案二中的电路图有一个问题,导致了信号不能锁相。

问题:焊好电路板后经测试,波形虽不完美,却也不存在较大问题,但LM567无法进入锁定状态。

分析:无法锁定是客观存在的,一定是我们的信号出了问题。经测试,LM567引脚输出的信号堪称完美(峰峰值=电源电压-1.4V),PH302也能够很好的接收光信号,并且光电流被741恢复成了电压信号。独立看各个部分电路都没问题,但放在一起就出了问题。既然是分着看没问题,而整体出问题,一定是信号匹配出了问题,也就是说送给3引脚的信号不可能和5引脚输出的信号放在一起进入锁相状态,那么问题是怎么产生的呢?

对比两个电路不难发现,第二个电路多的一个393对信号进行了反相,导致前后两个电路输入到567的3引脚的信号相位是差180度的,就是因为这个180度无法进入锁相状态。

解决:

把393的同相和反相输入端对调一下,完美解决。

132.006.jpg


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xyz549040622|  楼主 | 2018-5-29 15:25 | 显示全部楼层
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