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实用的峰值检测电路实例与分析

发布时间:2019-04-25 02:38 来源:未知 编辑:admin

  (PKD,Peak Detector)的作用是对输入信号的峰值进行提取,产生输出Vo = Vpeak,为了实现这样的目标,电路输出值会一直保持,直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。

  峰值检测电路(PKD,Peak Detector)的作用是对输入信号的峰值进行提取,产生输出Vo = Vpeak,为了实现这样的目标,电路输出值会一直保持,直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。

  峰值检测电路在AGC(自动增益控制)电路和传感器最值求取电路中广泛应用,自己平时一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。有的同学喜欢用AD637等有效值芯片作为程控增益放大器的判据,主要是因为集成的方便,但个人认为是不合理的,因为有效值和信号的正负峰值并没有必然联系;其次,实际应用中这类芯片太贵了。当然,像电子设计竞赛是可以的,因为测试信号总是正弦波,方波等。

  顾名思义,峰值检测器(PKD,Peak Detector)(本文默认以正峰值检测为例)就是要对信号的峰值进行采集并保持。其效果如下如(MS画图工具绘制):

  根据这样的要求,我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。如下图(TINA TI 7.0绘制):

  这时候我们可以选择用面包板搭一个电路,接上信号源示波器观察结果,但在这之前利用仿真软件TINA TI进行简单验证会节省很多时间。通过简单仿线Vpp),我们发现仅仅一个二极管和电容器组成的峰值检测器可以工作,但性能并不是很理想,对1nF的电容器,100ms后达到稳定的峰值,误差达10%。而且,由于没有输入输出的缓冲,在实际应用中,电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗,造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。

  既然要改进,首先要分析不足。上图检测的误差主要来自与二极管的正向导通电压降,因此我们可以用模电书上说的“超级二极管”代替简单二极管(TINA TI 7.0绘制):

  从仿真结果来看,同等测试条件下,检测误差大大减小。但我们知道,超级二极管有一个缺点,就是Vi从负电压变成正电压的过程中,为了闭合有二极管的负反馈回路,运放要结束负饱和状态,输出电压要从负饱和电压值一直到(Vi+V二极管)。这个过程需要花费时间,如果在这个过程,输入发生变化,输出就会出现失真。

  因此,我们需要在电路中加入防止负饱和的措施,也就是说,我们输入部分的处理环节要能够尽量跟随输入信号的电压,并提供一个尽可能理想的二极管,同时能够提供有效的输入缓冲。一个经典的电路是通过在输入和输出间增加一个二极管,这有点类似于电压钳位(TINA TI 7.0绘制):

  经过以上的简单描述,其实我们已经可以将峰值检测器分成几个模块:(1)模拟峰值存储器,即电容器;(2)单向电流开关,即二极管;(3)输入输出缓冲隔离,即运算放大器;(4)电容放电复位开关(这部分非必须,如:如果电容值选取合适,两次采样时间间隔较大)。

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