[发明专利]一种适用于MEMS磁通门传感器的混合式锁相放大电路及其控制方法

说明书

本发明提出了一种适用于MEMS磁通门传感器的混合式锁相放大电路及其控制方法，混合锁相放大电路主要分为两部分，一是正弦信号生成部分，一是后端解调部分；正弦信号部分采用由单片机控制AD9959，并通过上位机直接修改生成正弦信号幅值、频率、相位信息的数字方式实现，可根据实际需要实时迅速的修改信号参数；后端解调电路根据工作正弦信号特点设计了电压放大器、乘法器、低通滤波器、零偏调节器等几个组成部分，最终输出直流信号，实现了对MEMS磁通门传感器感应信号中参考信号二倍频信号的测量；本发明适用工作频率在300kHz～1MHz，并且具有小型、便携、灵敏度高的特点。

技术领域

本发明属于MEMS磁通门传感器检测和锁相放大电路设计技术领域，具体地，涉及一种适用于MEMS磁通门传感器的混合式锁相放大电路及其控制方法。

背景技术

模数混合锁相放大电路主要由两大部分组成：信号生成部分和后端解调部分。信号生成部分主要用于生成我们需要的激励和参考信号；后端解调部分用于实现对MEMS磁通门传感器检测信号的解调处理，得到带有激励信号信息的直流输出。

传统的锁相放大电路仅由电容、电阻等模拟元器件组成，称为模拟锁相放大电路。模拟锁相放大电路结构简单，但是模拟元器件容易受到温度等环境因素的影响，导致电路出现很大的不稳定性。后来随着电子技术的发展，出现了采用数字方式实现的锁相放大电路。数字锁相放大电路性能稳定，但电路结构复杂、功耗较大，且对微处理器的要求比较高。且上述两种锁相放大器适合工作在低频段或者高频段，不适用于300kHz～1MHz的中频段。另外，虽然现在市面上存在许多商用型锁相放大器，但是价格昂贵、体积较大，不便于携带。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种适用于MEMS磁通门传感器的混合式锁相放大电路及其控制方法，不仅适用于工作频段在300kHz～1MHz的MEMS磁通门传感器检测信号的提取，还具有成本低、体积小、便于携带、噪声低的特点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种适用于MEMS磁通门传感器的混合式锁相放大电路：

所述放大电路包括正弦信号发生模块和后端解调模块；

所述正弦信号发生模块包括单片机和多通道频率发生器；

所述单片机控制多通道频率发生器生成一路激励信号CH0和两路参考信号CH1和CH2，并传输至后端解调模块；

所述后端解调模块包括第一电压放大器、MEMS磁通门传感器、第二电压放大器、乘法器、低通滤波模块、第三电压放大器和调零模块；

所述第一电压放大器、MEMS磁通门传感器、第二电压放大器、乘法器、低通滤波模块、第三电压放大器和调零模块顺次连接，完成信号的解调处理，得到带有激励信号信息的直流输出。

进一步地，

所述第一电压放大器用于放大一路激励信号CH0和两路参考信号CH1和CH2，得到CH0_OUT、CH1_OUT、CH2_OUT，

CH0_OUT输入MEMS磁通门传感器，产生激励磁场，得到感应输出信号CH0_OUT1；CH1_OUT和CH2_OUT传输至乘法器。

进一步地，

所述第二电压放大器用于放大MEMS磁通门传感器的输出信号CH0_OUT1，放大后得到CH0_OUT_IN。

进一步地，

所述第一电压放大器和第二电压放大器均为THS3091有源电压放大器。

进一步地，

所述CH0_OUT_IN，CH1_OUT和CH2_OUT通过乘法器AD835的端口W输出积信号CH1_AD835/CH2_AD835。