峰值檢波的各種設計

峰值檢波的各種設計峰值檢測電路(PKD，PeakDetector)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。(本文參加了T大家，我會更努力的：-)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TINATI進行簡單驗證會節(jié)省很多時間。通過簡單仿真(輸入正弦信號5kHz,2Vpp)，我們發(fā)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(TINATI7.0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(tài)，輸出電壓要從負飽和電壓值一直到(Vi+V)。這個過程需要花費時間，如果在這個二極管過程，輸入發(fā)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(huán)節(jié)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(TINATI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)。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現方式和電路形式，在TI等公司的一下文獻中，我們可以查到不少。就自己個人實驗的結果而言，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，該圖有幾個用心之處：(1)采用FET運放提高直流特性，減小偏置電流OPA128的偏置電流低至75fA??；(2)將場效應管當二極管用，可以有效減小反向電流同時增加第一個運放的輸出驅動力；(3)小電容應該是防止自激的。實際應用中可以用TL082雙運放和常簡單的峰值檢測器電路：重點一提的是EDN英文版上有篇文章(見參考文獻)提供了一種非值檢測電路ADI公司有一款集成的PKD——PKD01，本質也是二極管加電容的結四、其他結構峰值檢測電路在高速的環(huán)境下，二極管和電容結構的電路就無法適應了，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HSmith