矿机毫伏表(V2.0版)

xjw01

龙虾建议设计一个矿机用的毫伏表，用于测量信号强度，正好我也在设计Q表，这个毫伏表是针对我的3V的Q表设计的，我想矿机也能用吧。
本表调零后，温飘很小，每次使用前应调零，用一个开关，把第2个9018的基极对地短路，然后调零即可。
输出是非线性的，需做非线性校正。

相对上一个版做了以下改进：
1、longshort的建议，检波偏置与检波管的参数要一致。所以本次放弃使用三极管检波，而使用了4个1N4148。改进后，许可的检波输出电压不受电源限制了，可提高输入动态范围，增强线性度。
2、放大电路使用了深度负反馈，电压放大倍数稳定。
3、去除末极放大的射跟随电阻，使末级的动太范围加大。结合深度负反馈后，动态范围加大了1倍以上，交流输出电压峰峰值可达5V

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-22 11:43 编辑 ]

老矿友

请教：为什么要串联两 只二极管？色码电感是什么？

[ 本帖最后由 老矿友 于 2010-5-21 22:24 编辑 ]

xjw01

色码电感是一种低Q电感，是比较常用的元件，这个电感在电路中起到增强输出动态范围的作用，以便实现大信号检波。
2个二极管串联，提供检波偏置电压，降低检波门槛的作用，那么只要信号大于两三个热电压（UT=26mV），就会有明检波输出
本来三极管的检波门槛为0.5至0.6v左右，加上偏置后，检波门槛电压锗管还低很多。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-21 23:03 编辑 ]

xjw01

相对V2.0版的改进

1、增加反馈强度，原来输出的负载电阻去除，减小反馈电阻，这时反馈电阻就是负载电阻。
2、增加第1个9018的静态电流，V2.0版的这个三极管的电流太小，驱动能力不够，造成后级无法大动态输出。
3、减小检波输出负载，提高灵敏度。


通过以上改进，2个9018放大器的放大倍数是11倍，输出能力强。
输入输出关系：
从第1个9018的基极输入U1，检波输出U2。以下例表U1指峰峰电压
编号 U1      U2
0       0        0.48
1       0.07  1.02
2       0.14  1.71
3       0.21  2.44
4       0.28  3.18
5       0.35  3.92

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-22 14:07 编辑 ]

龙虾

谢谢xjw01！

测音频可以吗？

xjw01

可以，但要改一些参数。把偶合电容加大，可以使用小电解电容。色环电感4.7mH改为小变压器，电感最好在10H以上（当然1H也不要仅，但对低频测量有的问题，具体可算一下），直流电阻不要大于50欧，9018最好换成频率底一些的管子。

电感的感抗大于5k，电感的分流就可以忽略。当然，如果只有1k问题也不会太大，因为深度负反馈可以补偿一部分。

还有，9018的放大倍数是100，如果换为其他的管，有可能第2个9018的偏置电阻要更改。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-22 15:18 编辑 ]

xjw01

有空的时候，把单片机相应的程序及算法也设计好，对非线性部分校正，这个毫伏表的精度还不错。与基于普通高速运放差的毫伏表具有一定的可比性。

如果你对许可使用15V的电源，可以使用运放（如NE5532，TL082等），精度会很高。但我想，我们可能不需要很高的精度，使用3V的更方便，电池更耐用。

矿机的在线测量可能不太适合市电供电的仪表测量，所以建议使用电池供电的仪表测量。因此我推荐使用3V电源。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-22 15:21 编辑 ]

xjw01

还有一个问题申明一下，此电路不适合测量输入电压低于17mV（峰峰34mV）的音频信号。如果要测量低于17mV的音频信号，前面要再加一级10放大。这样就可以测量2mV的电压了。不过，好象大家制作的矿机信号都很强，也许17mV就够了。

xjw01

用数字万用表也可以测量音频信号的，为什么要自制？我以为你要测量高频信号。

xjw01

V2.1版电路还有两个小问题：
1、深度负反馈的电路的电容设计不正确，应改为0.22uF的电容，以防止低频自激
2、退偶电容设计不正确，应加并联一个100uF的电容，以防止低频自激。
3、毫伏表的灵敏度偏低，建议把第1个9018的射极电阻改为51欧

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-24 10:15 编辑 ]

qg2007

调零电阻和电位器的数值如何选？

xjw01

原帖由 qg2007 于 2010-5-24 10:35 发表
调零电阻和电位器的数值如何选？

我没有使用调零电阻和电位器和电压表，而是使用单片机，这样可以把精度做得很高，达到专业表头的要求。使用单片机更方便容易，我焊接一个电路只花费了1个小时，程序及接口电路正在设计。等我把把程序设计好了，只要下载这个程序就可以了。这种方法即方便又精确。用机械表头的问题很多，精度差一些，也无法自动进行调零及非线性改正，而且安装不易，价格也没有优势。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-24 15:29 编辑 ]

qg2007

多谢！

这样也好，也可以复习一下单片机

wangge

在选择检波二极管时，楼主为什么不用2AP9、或者2AP31B之类的管子呢？

xjw01

原帖由 wangge 于 2010-5-24 12:19 发表
在选择检波二极管时，楼主为什么不用2AP9、或者2AP31B之类的管子呢？

当然，理解以上检波原理，不能按照矿机电路的检波原理来理解。这个电路使用了4个1N4148，它们相互进行温度补偿，而且带有直流偏置，检波门槛很低，比单个2AP9的检波门槛要低很多倍。当然还有其它原因，1N4148的参数是整齐的，检波性能也很理想。给1N4148加入偏置电压后，当输入交流的峰峰电压达到26mV（即热电压），检波管就开始很有效的工作了，小于热电压，检波效率很低。2AP9的检波原理与1N4148是相同的，4个1N4148换为2AP9后也是以热电压为参考值的，但锗管的热稳定性比硅管差很多。如果不加直流偏置，2AP9的检波门槛只有0.1至0.3V，而1N4148为0.4至0.6V，在这种情况下2AP9的检波效率才会高出1N4148。再者，1N4148是现代管子，2AP9是古代管子，且不说性能参数上的一致性问题，2AP系列购买也不易。
这就是我选择1N4148的原因。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2010-5-24 15:31 编辑 ]