峰值檢波的各種設(shè)計(jì)

峰值檢波的各種設(shè)計(jì)峰值檢測電路(PKD，PeakDetector)的作用是對(duì)輸入信號(hào)的峰值進(jìn)行提取，產(chǎn)生輸出Vo=Vpeak，為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，電路輸出值會(huì)一直保持，直到一個(gè)新的更大的峰值出現(xiàn)或電路復(fù)位。峰值檢測電路在AGC(自動(dòng)增益控制)電路和傳感器最值求取電路中廣泛應(yīng)用，自己平時(shí)一般作為程控增益放大器倍數(shù)選擇的判斷依據(jù)。有的同學(xué)喜歡用AD637等有效值芯片作為程控增益放大器的判據(jù)，主要是因?yàn)榧傻姆奖?，但個(gè)人認(rèn)為是不合理的，因?yàn)橛行е岛托盘?hào)的正負(fù)峰值并沒有必然聯(lián)系；其次，實(shí)際應(yīng)用中這類芯片太貴了。當(dāng)然，像電子設(shè)計(jì)競賽是可以的，因?yàn)闇y試信號(hào)總是正弦波，方波等。(本文參加了T大家，我會(huì)更努力的：-)二、峰值檢測電路原理顧名思義，峰值檢測器(PKD，PeakDetector)(本文默認(rèn)以正峰值檢測為例)就是要對(duì)信號(hào)的峰值進(jìn)行采集并保持。其效果如下如(MS畫圖工具繪制)：根據(jù)這樣的要求，我們可以用一個(gè)二極管和電容器組成最簡單的峰這時(shí)候我們可以選擇用面包板搭一個(gè)電路，接上信號(hào)源示波器觀察結(jié)果，但在這之前利用仿真軟件TINATI進(jìn)行簡單驗(yàn)證會(huì)節(jié)省很多時(shí)間。通過簡單仿真(輸入正弦信號(hào)5kHz,2Vpp)，我們發(fā)現(xiàn)僅僅一個(gè)二極管和電容器組成的峰值檢測器可以工作，但性能并不是很理想，對(duì)1nF的電的緩沖，在實(shí)際應(yīng)用中，電容器中的電荷會(huì)被其他部分電路負(fù)載消耗，造成峰值檢測器無法保持信號(hào)峰值電壓。既然要改進(jìn)，首先要分析不足。上圖檢測的誤差主要來自與二極管的正向?qū)妷航担虼宋覀兛梢杂媚ｋ姇险f的“超級(jí)二極管”代替簡單二極管(TINATI7.0繪制)：從仿真結(jié)果來看，同等測試條件下，檢測誤差大大減小。但我們知道，超級(jí)二極管有一個(gè)缺點(diǎn)，就是Vi從負(fù)電壓變成正電壓的過程中，為了閉合有二極管的負(fù)反饋回路，運(yùn)放要結(jié)束負(fù)飽和狀態(tài)，輸出電壓要從負(fù)飽和電壓值一直到(Vi+V)。這個(gè)過程需要花費(fèi)時(shí)間，如果在這個(gè)二極管過程，輸入發(fā)生變化，輸出就會(huì)出現(xiàn)失真。因此，我們需要在電路中加入防止負(fù)飽和的措施，也就是說，我們輸入部分的處理環(huán)節(jié)要能夠盡量跟隨輸入信號(hào)的電壓，并提供一個(gè)盡可能理想的二極管，同時(shí)能夠提供有效的輸入緩沖。一個(gè)經(jīng)典的電路是通過在輸入和輸出間增加一個(gè)二極管，這有點(diǎn)類似于電壓鉗位(TINATI經(jīng)過以上的簡單描述，其實(shí)我們已經(jīng)可以將峰值檢測器分成幾個(gè)模塊：(1)模擬峰值存儲(chǔ)器，即電容器；(2)單向電流開關(guān)，即二極管；(3)輸入輸出緩沖隔離，即運(yùn)算放大器；(4)電容放電復(fù)位開關(guān) (這部分非必須，如：如果電容值選取合適，兩次采樣時(shí)間間隔較大)。三、幾種峰值檢測電路采用二極管和電容器組成的峰值檢測電路有多種實(shí)現(xiàn)方式和電路形式，在TI等公司的一下文獻(xiàn)中，我們可以查到不少。就自己個(gè)人實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而言，二極管、電容、放大器組成的峰值檢測器有效工作頻率范圍有代表性地反映這類峰值檢測器的性能。3.1分立二極管電容型值得一提的是，該圖有幾個(gè)用心之處：(1)采用FET運(yùn)放提高直流特性，減小偏置電流OPA128的偏置電流低至75fA??；(2)將場效應(yīng)管當(dāng)二極管用，可以有效減小反向電流同時(shí)增加第一個(gè)運(yùn)放的輸出驅(qū)動(dòng)力；(3)小電容應(yīng)該是防止自激的。實(shí)際應(yīng)用中可以用TL082雙運(yùn)放和常簡單的峰值檢測器電路：重點(diǎn)一提的是EDN英文版上有篇文章(見參考文獻(xiàn))提供了一種非值檢測電路ADI公司有一款集成的PKD——PKD01，本質(zhì)也是二極管加電容的結(jié)四、其他結(jié)構(gòu)峰值檢測電路在高速的環(huán)境下，二極管和電容結(jié)構(gòu)的電路就無法適應(yīng)了，作者見過FPGA+DAC+高速比較器組成的峰值檢測器，原理很簡單，就是將DAC輸五、參考文獻(xiàn)HSmith