峰值檢測電路

1、日期：20112011 年 1212 月 2828 日前言現(xiàn)代生活有哪些離得開電子技術幾乎沒有。電子技術在不斷完善我們的生活，服務于我們，所以掌握電子技術具有很大的好處。經(jīng)過一學期的模擬電子技術的學習，我們已掌 握了它的基礎。理論服務于實踐，我們有必要通過一定的模擬電子實習來證明自己的收獲。本設計為峰值檢測電路，組成部分為波形輸入部分，峰值檢測部分和峰值顯示輸出部分。設計的目的就是檢測輸入波形的最大值。設計原理也簡單易懂，但對于最初的要求已經(jīng)達 到，且誤差較小。設計匆忙，定有不足，希望老師不吝賜教。設計者模擬電子技術基礎課程設計機械工程學院目：峰值檢測電路級:測控技術與儀器 091201091

2、201號:學生姓名:指導教師:設計周數(shù):設計報告20112011年 1212 月 2828 日目錄、設計內(nèi)容5 5)設計目的設計要求設計方框圖6 6)二、理論分析6 6)三、電壓峰值檢測電路峰值檢測的概念峰值檢測原理8 8)四、理論計算(1010)五、仿真結果及分析(1111)仿真過程1111)調(diào)試與故障檢測1313)六、設計總結(1313)七、心得體會1313)八、參考文獻(1414)九、總的電路圖(15(15)十、元器件清單(16(16)、設計內(nèi)容設計目的1.1.使學生在學完了模擬電子技術課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運用所學理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓練，鍛

3、煉動手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。2.2.熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法，了解面包板結構及其接線方法，了解峰值運算電路的組成及工作原理。3.3.培養(yǎng)獨立思考、獨立準備資料、獨立設計規(guī)定功能的數(shù)字時鐘系統(tǒng)的能力。4.4.培養(yǎng)書寫綜合設計實驗報告的能力設計要求設計一個峰值運算電路，使其能夠?qū)⑤斎胄盘柕姆逯碉@示出來。設計方框圖峰值引入部分峰值顯示輸出峰值檢測圖 1 1 設計方框圖二、理論分析 波形引入波形引入部分較為簡單，在電路的開始加入一個波形發(fā)生器即可，注意波形發(fā)生器的引 入方法。最好加入一個能產(chǎn)生不規(guī)則波形的波形發(fā)生器，這樣檢測到的峰值就是

4、不斷變換 的，若引入的時正弦波，則檢測顯示的結果就是一條直線。圖 2 2 波形引入部分電路三、電壓峰值檢測電路峰值檢測的概念峰值檢測電路在 AGCAGC（自動增益控制）電路和傳感器最值求取電路中廣泛應用，自己平時一般作為程控增益放大器倍數(shù)選擇的判斷依據(jù)。峰值檢測電路（PKDPKD，PeakPeak DetectorDetector ）的作用是對輸入信號的峰值進行提取，產(chǎn)生輸出VoVo = = VpeakVpeak,為了實現(xiàn)這樣的目標，電路輸出值會一直保持，直到一個新的更大的峰值出現(xiàn)或電路復位。就是要對信號的峰值進行 采集并保持。其效果如下如（MSMS 畫圖工具繪制）：圖 3 3 電壓峰值檢測波

5、形峰值檢測原理：峰值檢測的基本原理很簡單，通過一個簡單的電壓跟隨器，正相輸入信號，輸出直接 接反相，這樣輸出的值就是輸入值。若在輸出與波形檢測部分并接一電容，當波形值增加 時，顯示部分能指示出這一增加過程，同時電容也在充電，電容的電壓不斷增加。當波形 的峰值下降時，由于電容已充電，這是波形顯示部分顯示的是電容記錄的最大值為了防止 電容電壓下降，在電容與電壓跟隨器之間加一二極管。由于二極管的的單向?qū)ㄐ?，二極 管的電壓不會“流失”這樣就能保證顯示部分記錄的就是輸入波形的最大值。即“遇增增， 遇減不變”圖 4 4 電壓跟隨器簡圖簡單的峰值檢測電路如下所示:峰值檢測電路 1 1經(jīng)過以上的簡單描述，其

6、實我們已經(jīng)可以將峰值檢測器分成幾個模塊:單向電流開關，即二極管;輸入輸出緩沖隔離，即運算放大器;電容放電復位開關（這部分非必須，如：如果電容值選取合適，兩次采樣時間間隔較大）。經(jīng)改進，選擇用下面的原理圖，前面的一個電壓跟隨器分析同上，后面一個電壓跟隨 器是利用了其輸入阻抗無窮大，輸出阻抗為零的特點，就相當于電容 C1C1 不能通過后面的電 路放電，這樣就保證了峰值的不變。改進后方案：(1)模擬峰值存儲器，即電容器;圖 6 6 峰值檢測電路 2 2四、理論計算 1 1、理論計算過程較為簡單，為了使反應靈敏一些，電容選擇較小一些，本例中選的是 1UF1UF 的電容。2 2、連接兩個電壓跟隨器的電阻

7、選擇 20k20k Qo 3 3、假設輸入電壓不斷增大，則 D2D2 導通，貝皿容 C1C1 繼續(xù)充電，輸出電壓就是 C1C1 上電壓, 也將增大；若輸入電壓減小，由于 D2D2 截止，則新輸入的新號不會送到輸出，輸出還是以前保留地最大值，即 C1C1 上的電壓值。此時由于輸出電壓大于輸入電壓，D1D1 導通，3 3 處電壓即 是輸出電壓，這樣可以保持 C1C1 上電壓不會下降，即保證了峰值的穩(wěn)定顯示。五、仿真結果及分析仿真過程 通過理論分析我們?nèi)绻环奖阒苯幼龀蓪嵨锏脑?，那么可以采?MultisimMultisim 軟件進行仿真， 將可以得到理論分析相近的結果。那么根據(jù)仿真原理圖，得以下仿

8、真結果圖：1 1) 方案一峰值檢測電路的仿真結果圖 7 7 簡單峰值檢測電路仿真波形圖分析理論原理圖可以得到與以上波形圖相似的誤差，電路存在著不足之處，那么導致 這樣結果的原因就是因為普通二極管存在著導通電壓壓降，使得輸出電壓無法跟輸入電壓 匹配，從導致誤差的存在，上圖檢測的誤差主要來自與二極管的正向?qū)妷航蹈倪M的目 的是想要消除二極管上的壓降，因此就用“超級二極管”代替簡單二極管，從而減小誤差。或者從方案二的比較中可以看出，用電壓跟隨器更能起到電壓輸入與輸出的匹配問題。2 2） 改進后峰值檢測的仿真結果這個波形就很完善，而且基本上沒什么誤差。通過兩個電壓跟隨器的連接，達到了減 小誤差的效果

9、，第二個電壓跟隨器利用其輸入阻抗無窮大的特點，起到了防止電容器放電 帶來的誤差，第一個電壓跟隨器并接一個二極管起到了輸出與輸入電壓的跟隨效果，使電 路消除了反應速度慢的特點。再將放大后的電壓直接引入示波器的另一輸入端，與峰值顯示進行比較，以驗證峰值 測試是否準確。如圖 8 8 方案二峰值檢測電路仿真波形圖下圖所示 調(diào)試與故障檢測 測試步驟： （ 1 1）接電源。由于芯片的工作電壓為 5V5V 電壓，所以千萬要保證電壓數(shù)值的正確，防止 芯片燒壞。（2 2）接被測電壓源。課程設計要求的被測范圍為 0-10mV0-10mV 電壓的幅值，故我們設置的電壓 為交流電壓信號，峰值為 8mV8mV 頻率定為

10、 1KHZ1KHZ（仿真和實物實驗知道當頻率過高和過低實 驗誤差相當大）。（ 3 3）打開電源開關和信號源的開關，電路工作正常。調(diào)節(jié)信號源的電壓峰峰值和頻率，看 看數(shù)碼管顯示的數(shù)值是不是符合理論分析的要求。當電路不能正常工作時，首先用手觸摸芯片是不是發(fā)熱，判斷芯片是不是由于電壓不正 常燒壞。當芯片正常工作時候，觀察電路的導線是不是斷開，由于是節(jié)省時間用導線連接而不是 焊接的，導線容易脫落，使用時注意小心。六、設計總結峰值檢測電路主要包括信號跟隨，信號保持，信號復位等。即當輸入信號增大時，電路對其采樣，并使輸出能夠很好的跟隨輸 入；當輸入信號減小時，電路進入保持階段，即保持前一個峰值并輸出；當輸

11、入電壓再次 大于此保持電壓時，電路繼續(xù)跟蹤輸入進行采樣；當復位信號到來時，電容放電，然后開 始采樣保持到下一周期。能過電容和二極管，0P0P 搭接成的電壓跟隨器，可以很好的對測量信號進行峰值保持，然 后送給信號處理電路進行分析。峰值保持器為較高頻率的信號采樣提供了一個很好的解決方案，具有很高的工業(yè)實用價值。本電路結構簡單，易于實現(xiàn)，成本較低，可以作為測量登記表中的一個模塊，提高登記 表的準確性和靈敏性。七、心得體會1.1. 通過對各元器件的引腳功能、真值表的分析、并設計其原理圖，且利用電子電路計 算機進行仿真使得學習研究電子技術變得更加簡單、直觀，學習效果進一步提高，帶動了 學習的積極性。2.

12、2. 通過學習使自己對課本上的知識能夠應用于實際，使得理論與實際相結合，加深了 對課本上知識的理解，并能夠利用到圖書館查閱資料，增加了許多課本以外的知識，且實 習也鍛煉了我個人的動手能力，通過書寫電子密碼鎖論文同時也鍛煉了我的文字表達能力。3.3.自學的能力有了很大的提高。另外。我承認我參考了很多資料，一是我沒有那么大 的創(chuàng)新能力，二是我覺得資源可以共享，但必須要消化吸收在創(chuàng)新。對于參考的資料我已 列入到參考文獻中，希望沒有造成侵權行為。4.4. 最后特別感謝一下指導老師郭宏老師， 百忙之中還抽空來負責指導我們， 不甚感激。八、參考文獻 1 1、 multisim10multisim10 電路仿真及應用 張新喜等著 機械工業(yè)出版社 multisim2001multisim2001 及其在電子設計中的應用蔣卓勤等著西安電子科技大學出版社multisimIOmultisimIO 電路設計