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一文看懂AD630实现蓄电池内阻在线测量

电子发烧友 2018-05-18 10:11:32

[导读] 这个电路的工作原理可以用下图来说明。AD630内部的两个运放构成了增益为2的同向与反向放大器,然后用模拟开关来切换这两路。当输入信号为正时,模拟开关打到同向放大器那端,输入信号为负时,模拟开关打到反向放大器那端。

AD630的特性

①可从100dB噪声中恢复信号;

②频道带宽:2Mhz;

③压摆率:45V/us;

④串扰:-120dB(1kHz);

⑤引脚可编程、闭环增益:±1和±2;

⑥闭环增益精度和匹配:0.05%;

⑦通道失调电压:100μV(AD630BD);

⑧350kHz全功率带宽。

 

ad630引脚图及功能




AD630实现精密整流电路



这个电路的工作原理可以用下图来说明。AD630内部的两个运放构成了增益为2的同向与反向放大器,然后用模拟开关来切换这两路。当输入信号为正时,模拟开关打到同向放大器那端,输入信号为负时,模拟开关打到反向放大器那端。

 

 

上面的电路的增益为2,利用AD630还可以实现其他倍数的增益。这里不多介绍了,有需要的可以参考AD630的芯片手册。这个电路可以工作在输入信号频率从DC到几百kHz的范围内。最佳的工作频率范围为 DC 到几kHz。在这个频段,这个电路的效果应该时这些精密整流电路中最好的。上述电路的输入阻抗随输入电压的极性变化,输入电压为正时输入阻抗很高,输入电压为负时,输入阻抗较低。所以对信号源的输出阻抗有一定的要求,如果输入信号的输出阻抗较高,需要增加一级缓冲级。

 

AD630的锁相放大电路

AD630的锁相放大电路示意图如图2所示。

 

 

A点的波形为被检测信号与载波调制后的双边已调制波形,B点为双边已调制波形和噪声叠加后的波形,AD630的第9脚接载波信号,方波、正弦波都可行,相当与一个参考相位。AD630的输出接一个积分电路及一个低通滤波器,以达到的信号的完美恢复。

 

AD630实现蓄电池内阻在线测量

1、测量原理

实现电池内阻在线测量的基本原理如图1所示。

 

图1蓄电池内阻在线测量原理框图

 

当信号源给电池注入一个交流电流信号时,测量出在电池两端产生的交流电压信号和输入电流,就可计算出电池的内阻:

 

 

式中:Vrms为电池两端交流电压信号的有效值;Irms为输入电池中交流电流信号的有效值。

 

采用交流法测量电池内阻,不需要对电池进行放电,从理论上讲电池在任何状态下都能对其实施测量。

 

在实际测量中,由于电池的内阻在微欧或毫欧级,注入一定的电流后,在电池两端产生的电压信号非常微弱,往往被噪声淹没,放大后再测量,用交流电压表很难区分出来有用的信号,需要用相关检测的原理,才能测量出电池两端的交流电压信号。

 

运用相关器检测微弱信号的原理如图1中相关检测部分所示,它由开关式乘法器和积分器组成,蓄电池两端检测到的微弱信号经过前置放大滤波后输入到乘法器信号输入端,注入蓄电池的正弦波信号通过电路变换形成方波信号后,输入到乘法器参考信号端。若电池两端的有用信号为Vs(t),混入的噪声为n1(t),则输入端的混合信号为f1(t)=Vs(t)+n1(t);参考端的有用信号为Vr(t-τ);当混入的噪声为n2(t-τ),则参考端的混合信号为f2(t-τ)=Vr(t-τ)+n2(t-τ)。

 

根据相关检测的原理,通过乘法器相乘运算,信号和噪声、噪声和噪声之间是互相独立的,它们的相关函数为零,只有信号和信号相关,且可从噪声中检出。具体可表示为:

 

 

当蓄电池两端检测到的正弦信号为Vs(t),方波参考信号为Vr(t-τ):

 

 

因为电池两端的信号频率和参考信号基波频率相同,即ωr=ωs,积分器的输出为:

 

 

式中:K只与积分器的传输系数有关;φ为检测信号与参考信号相位差。

 

如果调整φ=0,则输出直流信号达到最大值,充分说明,通过乘法器和积分器以后,抑制了噪声。在输入信号和电路传输系数一定的情况下,输出信号的大小只与电池的内阻成比例,只要测出蓄电池两端交流电压值和通过蓄电池的交流电流值,就能计算出蓄电池的内阻,实现在线测量。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  AD630[12]    蓄电池内阻[2]
 
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