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(cè)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(cè)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(méi)有必然聯(lián)系；其次，實(shí)際應(yīng)用中這類(lèi)芯片太貴了。當(dāng)然，像電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是可以的，因?yàn)闇y(cè)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(cè)電路原理顧名思義，峰值檢測(cè)器(PKD，PeakDetector)(本文默認(rèn)以正峰值檢測(cè)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(huà)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(jiǎn)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(jiǎn)單驗(yàn)證會(huì)節(jié)省很多時(shí)間。通過(guò)簡(jiǎn)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(cè)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(cè)器無(wú)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(cè)的誤差主要來(lái)自與二極管的正向?qū)妷航?，因此我們可以用模電?shū)上說(shuō)的“超級(jí)二極管”代替簡(jiǎn)單二極管(TINATI7.0繪制)：從仿真結(jié)果來(lái)看，同等測(cè)試條件下，檢測(cè)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(guò)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(guò)程需要花費(fèi)時(shí)間，如果在這個(gè)二極管過(guò)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(shuō)，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(guò)在輸入和輸出間增加一個(gè)二極管，這有點(diǎn)類(lèi)似于電壓鉗位(TINATI經(jīng)過(guò)以上的簡(jiǎn)單描述，其實(shí)我們已經(jīng)可以將峰值檢測(cè)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(kāi)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(kāi)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(cè)電路采用二極管和電容器組成的峰值檢測(cè)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(cè)器有效工作頻率范圍有代表性地反映這類(lèi)峰值檢測(cè)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(chǎng)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(jiǎn)單的峰值檢測(cè)器電路：重點(diǎn)一提的是EDN英文版上有篇文章(見(jiàn)參考文獻(xiàn))提供了一種非值檢測(cè)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(cè)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(wú)法適應(yīng)了，作者見(jiàn)過(guò)FPGA+DAC+高速比較器組成的峰值檢測(cè)器，原理很簡(jiǎn)單，就是將DAC輸五、參考文獻(xiàn)HSmith