|
峰值檢測電路(PKD，Peak Detector)的作用是對輸入信號的峰值進行提取，產生輸出Vo = Vpeak，為了實現這樣的目標，電路輸出值會一直保持，直到一個新的更大的峰值出現或電路復位。 一、前言 峰值檢測電路(PKD，Peak Detector)的作用是對輸入信號的峰值進行提取，產生輸出Vo = Vpeak，為了實現這樣的目標，電路輸出值會一直保持，直到一個新的更大的峰值出現或電路復位。 峰值檢測電路在AGC(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選擇的判斷依據。有的同學喜歡用AD637等有效值芯片作為程控增益放大器的判據，主要是因為集成的方便，但個人認為是不合理的，因為有效值和信號的正負峰值并沒有必然聯系;其次，實際應用中這類芯片太貴了。當然，像電子設計競賽是可以的，因為測試信號總是正弦波，方波等。 二、峰值檢測電路原理 顧名思義，峰值檢測器(PKD，Peak Detector)(本文默認以正峰值檢測為例)就是要對信號的峰值進行采集并保持。其效果如下如(MS畫圖工具繪制)： 根據這樣的要求，我們可以用一個二極管和電容器組成最簡單的峰值檢測器。如下圖(TINA TI 7.0繪制)： 這時候我們可以選擇用面包板搭一個電路，接上信號源示波器觀察結果，但在這之前利用仿真軟件TINA TI進行簡單驗證會節省很多時間。通過簡單仿真(輸入正弦信號5kHz,2Vpp)，我們發現僅僅一個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1nF的電容器，100ms后達到穩定的峰值，誤差達10%。而且，由于沒有輸入輸出的緩沖，在實際應用中，電容器中的電荷會被其他部分電路負載消耗，造成峰值檢測器無法保持信號峰值電壓。 既然要改進，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導通電壓降，因此我們可以用模電書上說的“超級二極管”代替簡單二極管(TINA TI 7.0繪制)： 從仿真結果來看，同等測試條件下，檢測誤差大大減小。但我們知道，超級二極管有一個缺點，就是Vi從負電壓變成正電壓的過程中，為了閉合有二極管的負反饋回路，運放要結束負飽和狀態，輸出電壓要從負飽和電壓值一直到(Vi+V二極管)。這個過程需要花費時間，如果在這個過程，輸入發生變化，輸出就會出現失真。 因此，我們需要在電路中加入防止負飽和的措施，也就是說，我們輸入部分的處理環節要能夠盡量跟隨輸入信號的電壓，并提供一個盡可能理想的二極管，同時能夠提供有效的輸入緩沖。一個經典的電路是通過在輸入和輸出間增加一個二極管，這有點類似于電壓鉗位(TINA TI 7.0繪制)： 經過以上的簡單描述，其實我們已經可以將峰值檢測器分成幾個模塊：(1)模擬峰值存儲器，即電容器;(2)單向電流開關，即二極管;(3)輸入輸出緩沖隔離，即運算放大器;(4)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)。 |
