光波調(diào)制與解調(diào)電路

光電傳感器可以進(jìn)行光、電轉(zhuǎn)換，但有效距離非常有限，如TCRT5000紅外光電傳感器有效距離12 mm， RPR220紅外光電傳感器的有效距離只有6 mm。當(dāng)光電傳感器的感光距離要求較遠(yuǎn)時，就要用調(diào)制的方法來提高光的傳輸距離。

調(diào)制：使光波的某些參數(shù)如振幅、頻率、相位、偏振狀態(tài)和持續(xù)時間等按一定的規(guī)律變化的方法。圖1是模仿工廠流水線的計(jì)件電路框圖。

圖1 計(jì)件電路框圖

矩形波信號輸入到由LM393、三極管和紅外二極管組成的發(fā)射電路。用光敏二極管PH302（面接收型）作光電接收管，發(fā)射光信號用的近紅外二極管與光敏二極管PH302組成對管。紅外發(fā)光管發(fā)射的光波是具有一定頻率的光梳，作為載波信號。用手隨機(jī)的遮擋光波（相當(dāng)于用手加載一種信號，不遮擋為0，遮擋為1），對載波進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制后的光波由PH302接收。

接收電路是一個電流變電壓的轉(zhuǎn)換電路，光敏二極管的反相電流和它接收到的光強(qiáng)成正比，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)到電流的轉(zhuǎn)變，然后采用I/ V轉(zhuǎn)換電路（如圖2），輸出端得到電壓信號。其中的運(yùn)放為uA741。輸出的電壓信號送入解調(diào)電路。

圖2 I/ V轉(zhuǎn)換電路

解調(diào)電路的作用是將手的遮擋信號（邏輯“1”、“0”）從載波中恢復(fù)出來。解調(diào)電路用LM567來實(shí)現(xiàn)，LM567是一個含有鎖相環(huán)的集成芯片，其電路結(jié)構(gòu)如下：

圖3 LM567電路圖

PD1和PD2分別為鑒相器和正交鑒相器。VCO是壓控振蕩電路。輸入3的信號與壓控振蕩器輸出5的信號經(jīng)鑒相器PD1比較，得到電壓差輸出到2引腳，該電壓差控制VCO調(diào)整振蕩頻率和相位，使得2引腳輸出為穩(wěn)定值，此時實(shí)現(xiàn)鎖相（即輸入3的信號和輸出5的信號頻率一致，相位差恒定）。PD2將VCO輸出的信號相移90度以后再和輸入3進(jìn)行比較，如果已經(jīng)鎖相，則應(yīng)該輸出最大的電壓差到引腳1，此電壓差經(jīng)放大器AMP放大后驅(qū)動8引腳輸出低電平信號。如果沒有實(shí)現(xiàn)鎖相，則1腳電壓不足以實(shí)現(xiàn)最大壓差輸出，也就無法驅(qū)動8引腳拉低。

矩形波電路考慮了兩種方案：

方案一：

方案二：

考慮到成本因素，TLV2460一塊芯片可以買一碗水餃，而UA741和LM393加起來只夠一個饅頭。而我們要用一個饅頭實(shí)現(xiàn)一碗水餃的功能。但是事情并不是那么一帆風(fēng)順的。方案一是通過驗(yàn)證的，沒有任何問題。方案二中的電路圖有一個問題，導(dǎo)致了信號不能鎖相。

問題：焊好電路板后經(jīng)測試，波形雖不完美，卻也不存在較大問題，但LM567無法進(jìn)入鎖定狀態(tài)。

分析：無法鎖定是客觀存在的，一定是我們的信號出了問題。經(jīng)測試，LM567引腳輸出的信號堪稱完美（峰峰值=電源電壓-1.4V），PH302也能夠很好的接收光信號，并且光電流被741恢復(fù)成了電壓信號。獨(dú)立看各個部分電路都沒問題，但放在一起就出了問題。既然是分著看沒問題，而整體出問題，一定是信號匹配出了問題，也就是說送給3引腳的信號不可能和5引腳輸出的信號放在一起進(jìn)入鎖相狀態(tài)，那么問題是怎么產(chǎn)生的呢？

對比兩個電路不難發(fā)現(xiàn)，第二個電路多的一個393對信號進(jìn)行了反相，導(dǎo)致前后兩個電路輸入到567的3引腳的信號相位是差180度的，就是因?yàn)檫@個180度無法進(jìn)入鎖相狀態(tài)。

解決：

把393的同相和反相輸入端對調(diào)一下，完美解決。

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2018-5-25 18:02 上傳

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