带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路
峰值检测电路
一、前言峰值检测电路（PKD，Peak Detector）的作用是对输入信号的峰值进行提取，产生输出V o = Vpeak，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。
峰值检测电路在AGC（自动增益控制）电路和传感器最值求取电路中广泛应用，自己平时一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。
有的同学喜欢用AD637等有效值芯片作为程控增益放大器的判据，主要是因为集成的方便，但个人认为是不合理的，因为有效值和信号的正负峰值并没有必然联系；其次，实际应用中这类芯片太贵了。
当然，像电子设计竞赛是可以的，因为测试信号总是正弦波，方波等。
（本文参加了TI公司的博文比赛，觉得还行的话，希望大家帮顶一下、回复一个，谢谢大家，我会更努力的：-）二、峰值检测电路原理顾名思义，峰值检测器（PKD，Peak Detector）（本文默认以正峰值检测为例）就是要对信号的峰值进行采集并保持。
其效果如下如（MS画图工具绘制）：根据这样的要求，我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。
如下图（T INA TI 7.0绘制）：这时候我们可以选择用面包板搭一个电路，接上信号源示波器观察结果，但在这之前利用仿真软件TINA TI进行简单验证会节省很多时间。
通过简单仿真（输入正弦信号5kHz,2 Vpp），我们发现仅仅一个二极管和电容器组成的峰值检测器可以工作，但性能并不是很理想，对1nF的电容器，100ms后达到稳定的峰值，误差达10%。
而且，由于没有输入输出的缓冲，在实际应用中，电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗，造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。
既然要改进，首先要分析不足。
上图检测的误差主要来自与二极管的正向导通电压降，因此我们可以用模电书上说的“超级二极管”代替简单二极管（TINA TI 7.0绘制）：从仿真结果来看，同等测试条件下，检测误差大大减小。
但我们知道，超级二极管有一个缺点，就是Vi从负电压变成正电压的过程中，为了闭合有二极管的负反馈回路，运放要结束负饱和状态，输出电压要从负饱和电压值一直到（Vi+V二极管）。
宽带峰值检测器检测宽输入频率范围(附电路1)
这种设计理念的基础是先前一个实现了15MHz到30MHz甚至更多带宽的精密峰值检测器（参考1），依赖于你的应用的最大输入信号水平。
这个设计的关键点是一个可以提供高转换率和应用需要的低传输延迟的超高速比较器。
这次设计里的比较器是模拟设备AD8561，一个7-nsec装置（参考2）。
这个峰值检测器在100mV到6V的点对点输入信号电平范围内提供100MHZ到高于14MHZ 的精度。
在更高的频率下，最高可用的输入信号电平降低。
在更高的频率下，最高可用的输入信号电平降低。
该电路展示了一个超过输入电平范围的±3%精度。
从图1xx我们可以看到，由IC1及其相关部件组成的高输入阻抗缓冲器提供给超快比较仪IC3交流信号。
由于运算放大器IC2A和其相关部件的作用，IC1的输出集中在0v直流电上。
这些相关部件在IC1的引角6取样直流电平，随后再提供一个直流校正电压到IC1的引角3。
这一行为实质上消除了IC1的输入偏移电压和输入偏置电流的影响。
当频率增加至25MHZ时，R1，R4和C1提供少量的增益提升，C5随后开始滚降增益。
输入信号电容耦合到输入缓冲器，因此，为妥善运作，交流输入信号必须有一个类似正弦波的对称波形。
在通过C2后一个非对称波形在他的峰值处有一个偏移，同时作为一个结果，峰值检测器的输出将不准确。
当引角2的输入比引角3的直流电平高的时候，比较仪IC3的输出摆动很高。
这一行为通过R17，D4，D5，D6和R23轮流掌管保持电容器C19。
当C19上的电压比IC3的引角2的峰值信号电平高的时候，比较仪停止对他的输出端提供充电脉冲。
处于平衡状态，比较器用正确的振幅和宽度提供输出脉冲来维持C19处的电压大约是输入信号的峰值电平。
高输入阻抗直流缓冲区IC2B最大限度地减少C19充电脉冲间的放电。
由R24，R25和C20组成的网络过滤和衰减直流输出。
由于输出往往会稍微高于IC1的引角3的输入信号的实际峰值电平，这种衰减是必然的。
峰值检测电路分析
峰值检测电路(二)1．基本得峰值检测电路本实验以峰值检测器为例, 说明可利用反馈环改进非线性得方法。
峰值检测器就是用来检测交流电压峰值得电路, 最简单得峰值检测器依据半波整流原理构成电路。
如实图4、１所示, 交流电源在正半周得一段时间内, 通过二极管对电容充电，使电容上得电压逐渐趋近于峰值电压。
只要RC 足够大,可以认为其输出得直流电压数值上十分接近于交流电压得峰值。
图4、1 简单峰值检测电路这种简单电路得工作过程就是, 在交流电压得每一周期中, 可分为电容充电与放电两个过程。
在交流电压得作用下, 在正半周得峰值附近一段时间内, 通过二极管对电容 C 充电,而在其它时段电容 C 上得电压将对电阻 R 放电。
当然,当外界交流电压刚接上时,需要经历多个周期, 多次充电, 才能使输出电压接近峰值。
但就是，困难在于二极管就是非线性元(器）件，它得特性曲线如实图4、2所示。
当交流电压较小时,检测得得直流电压往往偏离其峰值较多。
图4、2 二极管特性曲线这里得泄放电阻Ｒ，就是指与 C 并联得电阻、下一级得输入电阻、二极管得反向漏电阻、以及电容及电路板得漏电等效电阻。
不难想到，放电就是不能完全避免得。
同时, 适当得放电也就是必要得。
特别就是当输入电压变小时, 通过放电才能使输出电压再次对应于输入电压得峰值。
实际上, 检测器得输出电压大小与峰值电压得差别与泄放电流有关。
仅当泄放电流可不计时, 输出电压才可认为就是输入电压得峰值。
用于检测仪器中得峰值检测器要求有较高得精度。
检测仪器通常 R 值很大,且允许当输入交流电压取去后可有较长得时间检波输出才恢复到零。
可以用较小得电容，从而使峰值电压建立得时间较短。
本实验得目得, 在于研究如何用运算放大器改进峰值检测器, 进一步了解运算放大器之应用。
２.峰值检测电路得改进为了避免次级输入电阻得影响, 可在检测器得输出端加一级跟随器(高输入阻抗）作为隔离级(实图4、3)。
图４、３峰值检测器改进电路(一)也可以按需要加一可调得泄放电阻。
计峰值检测电路
38计峰值检测电路：传感器输入信号的测量范围为1μV~10V~10μμV ，1010μμV ~100~100μμV ，100100μμV ~1mV ~1mV，，1mV~10mV 1mV~10mV；设计程控放大器，利用程控放大器将传感器的输入信号放大为；设计程控放大器，利用程控放大器将传感器的输入信号放大为0~1.999V 0~1.999V，，供A/D 转换用；设计自动切换量程电路，完成各种量程的转换。
一、设计方案峰值电流检测及保护电路通过检测流入电动机的电流来保护电机，在实际运行的基础上，给出了电动机过流保护的控制电路，并分析了相关的参数。
本课题的关键任务是检测峰值并使之保持稳定，本课题的关键任务是检测峰值并使之保持稳定，且用数字显示峰值。
且用数字显示峰值。
且用数字显示峰值。
该方案用采样该方案用采样该方案用采样//保持峰值电路，通过数据所存控制电峰值电路，通过数据所存控制电 路锁存峰值的数字量。
此方案的原理图如图路锁存峰值的数字量。
此方案的原理图如图1所示。
它由传感器、放大器、采样传感器、放大器、采样//保持、采样保持、采样//保持控制电路、保持控制电路、A/D A/D A/D（模数转换）（模数转换）、译码显示、数字锁存控制电路组成。
各组成部分的作用是：图 1 1 峰值检测系统原理框图峰值检测系统原理框图峰值检测系统原理框图（1）传感器：把被测信号量转换成电压量。
（2）放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换范围。
）放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换范围。
（3）采样）采样//保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值。
（4）采样采样//保持控制电路保持控制电路::该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值。
大于原峰值时保持新的峰值。
（5）A/D 转换：将模拟量转换成数字量。
转换：将模拟量转换成数字量。
峰值检测电路原理
峰值检测电路原理峰值检测电路是一种电路，用于检测一个信号的最大峰值。
它的应用范围很广，例如在音频和视频设备中，用于检测输入信号的最大幅值，以便动态控制音量和亮度。
峰值检测电路很重要，因为当信号峰值超过放大器输出电平时，可能会引起信号失真或破裂，这将损坏音频和视频设备。
峰值检测器在许多应用中也是实现自动增益控制的关键。
峰值检测电路通常由放大器、整流器和滤波器组成。
主要原理是将输入信号放大，然后通过整流器将所有负半周信号翻转成正半周信号，接下来通过低通滤波器，将翻转后的信号滤波并平滑输出，即可得到检测到的峰值。
因为整流后的信号是脉冲形式的，所以峰值检测电路还需要一定的取样和保持电路，以保证输出结果的稳定性。
下面是详细的峰值检测电路原理：一、放大器一个峰值检测电路最常见的配置是放大器-整流器-低通滤波器。
这种配置中，放大器的任务是将输入信号放大到一个能够被后续电路处理的幅度范围内，通常是几个电压单位。
放大器的选择依赖于输入信号的幅度和电路的噪声量级和放大器的增益率。
二、整流器整流器是峰值检测电路中最重要的模块之一，它将输入信号的负半周翻转成正半周。
简单的整流器可以使用二极管，如下图所示：在正半周周期的第一半周，二极管D导通，输出为正，整流电平与输入信号的幅度相同。
在正半周周期的后一半周期，二极管D截止，整流电平保持不变，即保持在最后一次导通时的值。
在负半周周期中，二极管D反向偏置，截止状态下，整流电平保持不变，等于最后一次导通的值加上一个电压降（如果二极管具有正向漏电流，则会出现电压降），即输出为零。
如果二极管具有零偏电流，则会输出一个正负误差，误差等于最后一次导通值与二极管零偏电流之积。
三、低通滤波器整流器输出的信号是脉冲形式的，需要一个低通滤波器来平滑输出信号。
该滤波器的截止频率应该低于输入信号的频率，通常在数百赫兹到几千赫兹之间。
低通滤波器通常由电容器和电阻器组成，如下图所示：四、取样和保持电路由于整流器输出的电压是一个脉冲序列，因此需要一个取样和保持电路来捕获这些脉冲，并在滤波器输出电压的反向方向建立一个参考电压。
峰值检测电路原理
峰值检测电路原理1.输入电阻：输入电阻用于连接待测信号到峰值检测电路中。
输入电阻的阻值应该足够高，以避免对待测信号的干扰。
2.整流电路：整流电路的作用是将输入信号转换为全波整流信号。
全波整流意味着无论输入信号的振幅是正的还是负的，输出信号都是正的。
一种常用的整流电路是使用二极管的半波整流电路。
3.平滑过程：平滑过程用于平滑整流过后的信号，以消除高频噪声和使输出波形更加稳定。
一种常用的平滑过程是使用电容器来滤波。
当输入信号的幅度增大时，电容器会逐渐充电，从而输出信号的幅度也会增大。
而当输入信号的幅度减小时，电容器会逐渐放电，从而输出信号的幅度也会减小。
这样，峰值检测电路就可以保持最大幅度的信号。
4.输出部分：输出部分用于输出经过峰值检测和平滑处理后的信号。
这个信号可以被连接到其他设备进行进一步处理或用于显示最大信号的数值。
1.当输入信号通过整流电路时，原始信号的正负部分被转换成了相同的正信号。
2.转换后的信号经过平滑过程时，电容器会根据信号的幅度进行充放电。
当输入信号振幅增大时，电容器充电速度加快，输出信号也会相应增大。
而当输入信号振幅减小时，电容器放电速度加快，输出信号也会相应减小。
3.输出部分通过连接到一个电压测量装置，将峰值（或最大值）读取出来。
需要注意的是，由于电容器的充放电过程是一个延时过程，峰值检测电路的输出信号在输入信号的峰值变化后仍然具有一定的延迟。
这是因为电容器的充放电时间与电容器的容值和电阻值有关。
因此，设计峰值检测电路时，需要根据实际需求选择合适的电容器和电阻值来平衡响应速度和准确度。
总的来说，峰值检测电路通过整流、平滑处理和输出部分实现对信号峰值的检测和测量。
它在音频、视频和其他信号处理领域具有广泛的应用。
峰值检测电路的原理
峰值检测电路的原理峰值检测电路是一种用于测量信号波形峰值的电路。
在物理实验、仪器仪表和通信系统等领域中广泛应用。
其原理是通过将输入信号与一个参考电压进行比较，以确定输入信号的峰值。
峰值检测电路通常由两个主要部分组成：估计峰值的峰值保持电路和产生参考电压的电路。
峰值保持电路由一个电容器、一个电阻器和一个电压比较器组成。
产生参考电压的电路可以是直流稳压电源或者一个可调电阻器。
峰值保持电路的工作原理是将输入信号通过电容器和电阻器进行滞后处理，使其保持住最大幅值。
当输入信号超过先前保存的最大幅值时，电容器会立即放电并重新充电到新的最大幅值。
在过程中，电容器上的电压始终保持着输入信号的峰值。
电容器的充电和放电速度由电阻器决定。
较大的电容和电阻值会导致电容器充电和放电的时间较长，因此需要较长的时间才能检测到峰值变化。
相反，较小的电容和电阻值会导致电容器充电和放电的速度较快，因此能够更快地检测到峰值的变化。
选择适当的电容和电阻值，可以根据实际需求调整峰值检测电路的响应速度。
产生参考电压的电路用于将输入信号与一个固定的参考电压进行比较。
这个参考电压可以是一个固定的直流电压，也可以是一个可调的电压源。
通过调整参考电压的大小，可以改变峰值检测电路的灵敏度，从而适应不同信号幅值范围的测量。
峰值检测电路的输出信号可以是直流电压或直流电流，也可以是一个瞬时的电压脉冲。
根据具体应用需求，输出信号可以直接连接到其他电路或设备，用于进一步处理、存储或显示。
峰值检测电路在物理实验中可以用于测量脉冲信号或振荡信号的幅值。
例如，在核物理实验中，可以使用峰值检测电路来测量高能粒子的能量。
在通信系统中，峰值检测电路可以用于解调调幅信号或解调调频信号，从中提取出原始信号。
此外，峰值检测电路还可以用于音频设备中的音量控制。
通过测量输入音频信号的峰值，可以自动调节音频设备的增益，保证输出音频信号能够在合理的范围内保持良好的音质。
总之，峰值检测电路是一种常用的电路设计，用于测量信号波形的峰值。
史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析
史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析峰值检测电路是一种广泛应用于信号处理系统中的电路，用来检测信号中的峰值或最大值。
它可以应用于多种应用领域，例如音频处理、通信系统和图像处理等。
本文将介绍一个实用较深刻的峰值检测电路实例，并对其进行分析。
峰值检测电路的主要功能是检测输入信号的峰值，并将其保持在输出端，以便进一步处理或显示。
典型的峰值检测电路由一个整流电路和一个低通滤波器组成。
整流电路将输入信号的负半周转换为正半周，并得到一个最大值。
而低通滤波器则用于平滑输出信号，以避免过高的响应速度。
在这个实例中，我们将介绍一种基于操作放大器的峰值检测电路。
它可以检测输入信号的峰值，并将输出保持在峰值的水平上。
以下是该电路的原理图：整个电路可以分为四个关键部分：输入缩放电阻(R1和R2)、操作放大器(A1和A2)、整流电路(D1和D2)和输出低通滤波器(R3、C1和A3)。
首先，输入缩放电阻R1和R2用于调整输入信号的幅度。
这是为了适应不同幅度的信号，并将其缩放到操作放大器的工作范围内。
操作放大器A1和A2构成了一个峰值检测器的核心部分。
A1用于检测输入信号的峰值，并通过负反馈使得A2输出与A1输入相等，以保持峰值。
通过这种方式，我们可以将输入信号的峰值保持在电路的输出端。
整流电路D1和D2用于将输入信号的负半周转换为正半周。
它们通过将负半周的信号与零电平比较，并选择较大的值作为输出。
这样，我们可以在整个波形周期内得到输入信号的最大值。
最后，输出低通滤波器R3、C1和A3用于平滑输出信号，并避免过高的响应速度。
通过选择合适的滤波器参数，可以使得输出信号更加平滑，并适应不同的应用需求。
以上是该峰值检测电路的分析。
它能够实时检测输入信号的峰值，并将其保持在输出端。
这对于很多应用领域都是非常实用的，例如音频处理中的音量调节、通信系统中的信号强度检测和图像处理中的边缘检测等。
总结起来，峰值检测电路是一种实用且较深刻的电路设计。
【CN109633245A】一种新型峰值检测电路【专利】
发明内容 [0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面积小，功耗低，高温和常温下 电路线性度高的新型峰值检测电路。 [0007] 为实现上述发明目的，本发明一种新型峰值检测电路，其特征在于，包括： [0008] 一输入信号单元，为新型峰值检测电路提供输入信号； [0009] 一耦合单元，采用RC耦合电路；在RC耦合电路中，电容的一端接输入信号，另一端 为耦合单元的输出端；电阻一端接地，另一端与耦合单元输出端相连；当输入信号输入至耦 合单元后，对该输入信号进行耦合处理，产生一个波形相对平缓的负峰值信号，再输入至放 大单元； [0010] 一放大单元，由两级反向放大器串联组成，在两级反向放大器的反馈电阻上分别 并联一个容值较低的反馈电容；负峰值信号通过第一级反向放大器的反相端输入至放大单 元 ，放大单元通过两级反向放大器对负峰值信号进行 增益 调整但相位不改 变 ，得到脉宽变 宽、幅值变大、波形圆滑的信号，再通过第二级反向放大器的输出端输入至滤波整形单元； [0011] 一滤波整形单元，采用sallen-key滤波器；放大单元的输出信号输入至sallenkey滤波器的同 相端 ，通过sallen-key滤波器对放大单元输出信号进行展宽、整形 ，输出两 路信号，其中一路输入至电压跟随器，另外一路输入至A/D转换电路；
代理人 温利平
(51)Int .Cl . G01R 19/04(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109633245 A (43)申请公布日 2019.04.16
( 54 )发明 名称 一种新型峰值检测电路
( 57 )摘要 本发明公开了一种新型峰值检测电 路 ，主要
包括由耦合单元、放大单元、滤波整形单元、电压 跟随器、时刻鉴别单元、A/D转换电路与数字逻辑 电 路 ；耦合单元对输入脉冲进行耦合处理 ，产生 一个较为平缓的负峰 ，再通过放大单元对波形进 行整形 、调节增益 ，然后通过滤波整形单元进行 进一步展宽 和放大 ，输出两路 信号 ，其中一路输 入至电 压跟随器 ，另外一路输入至A/D转换电 路 ； 电压跟随器对信号进行缓冲，再输入到时刻鉴别 单元 ，时 刻鉴 别单元对波形进行时 刻鉴 别 ，消除 时刻鉴别偏差再输入到数字逻辑电 路 ；数字逻辑 电路计算出滤波整形单元输出波形的峰值到来 时间 ，控制A/D转换电 路在恰当的时间采集脉冲 峰值。
峰值检测电路的研究背景和意义
一、峰值检测电路的定义峰值检测电路是一种电子电路，用于检测输入信号的峰值或峰峰值。
它通常用于测量交流信号的最高电压或电流，并在需要时将其输出为直流信号。
二、峰值检测电路的原理峰值检测电路的原理是通过一定的电路设计和信号处理方法，实现对输入信号的峰值进行检测和输出。
一般来说，峰值检测电路包括峰值保持元件、整流电路和滤波器等部分，通过这些部分的联合作用，可以实现对输入信号的有效检测和输出。
三、峰值检测电路的应用峰值检测电路广泛应用于各种电子设备中，其中包括但不限于音频设备、通信设备、仪器仪表等。
在这些设备中，峰值检测电路可以实现对输入信号的准确测量和分析，从而为设备的正常工作提供保障。
四、峰值检测电路的研究意义1. 提高测量精度峰值检测电路可以在一定程度上提高测量精度，特别是在测量峰值较短暂的信号时，传统测量方法可能无法准确测量到信号的峰值，而峰值检测电路则可以有效地解决这一问题。
2. 实现实时检测在某些应用场景下，需要实时监测信号的峰值，以便及时做出调整或反馈。
峰值检测电路可以实现实时检测，并将峰值信息输出到后续的控制系统或显示设备中，从而实现实时监测和反馈。
3. 保护后续设备部分设备对输入信号的幅度有一定的限制，如果输入信号的峰值超出了设备的承受范围，可能会对设备造成损坏。
峰值检测电路可以实时监测信号的峰值并进行限幅处理，从而保护后续设备的正常工作。
5. 推动电子技术发展随着科学技术的不断发展，对信号测量和处理的要求也越来越高，峰值检测电路作为一种重要的信号处理技术，对于推动电子技术的发展具有积极的作用。
通过对峰值检测电路的研究与应用，可以不断提高信号处理的精度和效率，从而推动整个电子技术领域的发展。
六、峰值检测电路的发展现状目前，峰值检测电路在各种领域都有着广泛的应用，并且随着科学技术的不断发展，峰值检测电路的性能也在不断提升。
一些新型的集成电路与数字信号处理技术的引入，使得峰值检测电路在测量精度、动态范围和响应速度等方面得到了很大的提升。
峰值检测电路分析
峰值检测电路分析一种常见的峰值检测电路是基于整流器和电容器的设计。
整流器负责将输入信号转换为直流信号，而电容器则充当了一个存储并平滑信号的作用。
整体电路的原理如下：当脉冲信号从输入端进入整流器时，正半周期中的信号会通过二极管D1被整流器转换为正波形信号，而负半周期则会被阻塞。
对于正波形信号，经过整流器后，它会通过电容器C1并储存在其中。
由于电容器的特性，它的电压会在整个信号周期内保持不变，直到下一个信号的到来。
然而，如果输入信号变化得非常迅速，那么电容器将不足以及时跟上变化，导致输出信号的峰值值无法准确地表示输入信号的最大值。
为了解决这个问题，还需要通过一个电阻器R1和电容器C2来改进电路。
当输入信号的幅值超过C1的电压时，电容器C2会充电，因为这是一个较慢的过程，所以C2的电压将能够跟上变化。
当输入信号开始下降时，电容器C1的电压会迅速下降，但是电容器C2的电压将保持不变，这时输出信号等于C2的电压，即输入信号的峰值。
总结起来，峰值检测电路的分析主要基于整流器和电容器的工作原理。
整流器将输入信号转换为正波形信号，并通过电容器C1存储，以获取信号的峰值。
为了准确地检测到输入信号的峰值，引入了电阻器R1和电容器C2，通过调节它们的参数可以控制电路的响应速度和稳定性。
峰值检测电路的应用十分广泛，涵盖了许多领域。
无论是音频放大器中用于控制音量的电路，还是电压测量仪器中用于测量电压的电路，峰值检测电路的设计和分析都是至关重要的。
正确地设计和优化峰值检测电路可以提高电路的性能，并确保输出信号准确地反映了输入信号的峰值。
峰值检测电路分析
峰值检测电路（二）1．基本的峰值检测电路本实验以峰值检测器为例, 说明可利用反馈环改进非线性的方法。
峰值检测器是用来检测交流电压峰值的电路, 最简单的峰值检测器依据半波整流原理构成电路。
如实图4.1所示, 交流电源在正半周的一段时间内, 通过二极管对电容充电, 使电容上的电压逐渐趋近于峰值电压。
只要 RC 足够大，可以认为其输出的直流电压数值上十分接近于交流电压的峰值。
图4.1 简单峰值检测电路这种简单电路的工作过程是, 在交流电压的每一周期中, 可分为电容充电和放电两个过程。
在交流电压的作用下, 在正半周的峰值附近一段时间内, 通过二极管对电容 C 充电，而在其它时段电容 C 上的电压将对电阻 R 放电。
当然，当外界交流电压刚接上时，需要经历多个周期, 多次充电, 才能使输出电压接近峰值。
但是, 困难在于二极管是非线性元(器)件, 它的特性曲线如实图4.2所示。
当交流电压较小时，检测得的直流电压往往偏离其峰值较多。
图4.2 二极管特性曲线这里的泄放电阻R，是指与 C 并联的电阻、下一级的输入电阻、二极管的反向漏电阻、以及电容及电路板的漏电等效电阻。
不难想到, 放电是不能完全避免的。
同时, 适当的放电也是必要的。
特别是当输入电压变小时, 通过放电才能使输出电压再次对应于输入电压的峰值。
实际上, 检测器的输出电压大小与峰值电压的差别与泄放电流有关。
仅当泄放电流可不计时, 输出电压才可认为是输入电压的峰值。
用于检测仪器中的峰值检测器要求有较高的精度。
检测仪器通常 R 值很大，且允许当输入交流电压取去后可有较长的时间检波输出才恢复到零。
可以用较小的电容，从而使峰值电压建立的时间较短。
本实验的目的, 在于研究如何用运算放大器改进峰值检测器, 进一步了解运算放大器之应用。
2．峰值检测电路的改进为了避免次级输入电阻的影响, 可在检测器的输出端加一级跟随器(高输入阻抗)作为隔离级(实图4.3)。
图 4.3 峰值检测器改进电路（一）也可以按需要加一可调的泄放电阻。
带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路
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图６ 测试实例
（５）ｂ与Ｄ，、Ｒ孙Ｒ抖构成反相放大器。其作用是 将坼加以放大器反相，以便与∽叠加后，使经峰 值检波器输出的％增加，使％减少，输出量接近或 等于输人量。
在峰值检测时，ｋ、ｂ、Ｌ８、Ｌ形成反馈网络，只要 ｂ的输入阻抗足够高，Ｄ。的反向漏电足够小，则峰 值检测就足够精确。 ４对测量电路的评定
２ｘ３６％
信号源
４０ｋＨｚ一５００ｋＨＺ
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被测电路Ｚ
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图２ 测试原理图
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＝器悟２》２％］
将Ｒ，＝３６００１２，Ｒ２＝１００１２，代入（１）式，得 ％。＝３６虬
得尺。＝｛詈［；笔一茜一，２９６］一，。。
ｃ５，
式（３）与（５）将是我们用于最终计算ｚ及尺的
一２１—
万方数据
总第３８卷第４２３期 ２００１年 第３期
电测与仪表
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ
Ｖ０１．３８ Ｎｏ．４２３
Ｍｎ２００ｌ
峰值电压过早下降，等等。我们采用了如图５所示 的反馈电路克服了这些缺陷。
相位差为零，则可直接用欧姆定律得到Ｕ，、巩、％之 间的数量关系。
关键词：阻抗；频率特性；反馈；自动化测试；数据处理
中图分类号：ＴＭ９３０．１１ｌ
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－１３９０（２００１）０３－００１９—０４
Ｐｅａｋ ｃｈｅｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｎｐｕｔ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｎｄ ｆｅｅｄ ｂａｃｋ ｓｙｓｔｅｍ
Ｈｅ Ｙｉ．Ｗａｎｇ Ｃｈｕｎｙｏｎｇ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１４，Ｃｈｉｎａ）
人人图书馆_高输入阻抗测压电路
2011年6月第6期电子测试ELECTRONIC TESTJun.2011No.6高输入阻抗测压电路熊伟林（北京信息职业技术学院，北京100018）摘要：本文简要说明了电压测量电路要求具有较高输入阻抗的原理，针对直流电压测量技术中采用的实际电路介绍了几种高输入阻抗的测压电路，并简要分析它们的工作原理和特点。
测量几伏或几百毫伏电压时，可采用场效应管差分式电路（输入阻抗达几百兆欧或上千兆欧)；也可采用高阻型集成运放（如CA3130输入阻抗高达TΩ量级，即1012Ω）构成测压电路；当测量较低的电压(几毫伏或几十微伏)时，可采用高稳定度的高增益集成运放（如MAX 420）构成测压电路。
这些测压电路均可有效地减小测量误差，提高准确度。
关键词：测压电路；高输入阻抗；直流电压中图分类号: TM930 文献标识码: BCircuit of measuring voltage with high input impedanceXiong Weilin(Beijing Polytechnic College ,Beijing 1000018)Abstract: This article briefly describes the circuit of measuring voltage requires a relatively high input impedance principle, introduced in DC voltage measurement technology used by several high input impedance circuit, and a brief analysis of their works and features. When measuring a few volts or hundreds of mV voltage, you can use field effect transistor differential circuit (input impedance up to several hundred MΩ or GΩ, i.e. 108 ~ 109Ω), or integrated operational amplifier with high-impedance (such as CA3130) composition of the circuit (input impedance up to TΩ,i.e. 1012 Ω). When measuring low voltage (several mV or dozens of μ V), high stability and high-gain integratedoperational amplifier (such as MAX 420) constitute a measure voltage circuit. These circuits can be effectively reduces measurement errors, increase accuracy.Keywords: the circuit of measuring voltage；high input impedance；DC voltage.0 引言随着电子技术的发展，人们通过各种传感器可以将许多非电量(例如温度、压力、流量、液面、速度、位移、成分等等)变换成电信号，然后再利用电子电路进行测量。
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１。
表１ 未经计算机处理的检测峰值与理论计算值数据及其误差
对于阻抗电路，还必须考虑分布电容、漏磁和 互感以及端子和匝间漏电引起的绝缘电阻等对测 量电路及测量结果准确度的影响。由于测定它们每 一部分的频率影响量是不容易的，所以对这些影响 的处理方法采用综合修正，即对测试数据进行一次 性修正。在此，我们借助计算机实现数据处理，其数
位，则（２）式可近似为
在半枷ｏ
的影响。
（３）
２对测量放大器的要求
用以测量Ｕ。、巩、乩三个电压量的测量放大器，
再根据图２，作出各电压之间的矢量图，如图３ 一方面是对微弱信号进行处理，另一个重要的目的
所示。
是为了提高整个测量系统的输入阻抗，以保证信号
源的工作状态不被改变。
针对此设计的测量电路，应具有待测电压工作
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只能达到０．１～０．００１量级。所以为提高测量精
度，只有通过微机对测量数据进行补偿处理。
（４）应有足够高的输入阻抗
电压测量仪器的输入阻抗就是被测电路的
额外负载，为了使仪器接入电路时尽量减小它的
＝（ＦＵＡ＋警）‘碍
在此，取 Ｒ １６＝Ｒ２５＝母＝２０ｋＱ
则咕巩＋％
（３）由Ｄ。、Ｃ：及缓冲放大器ｂ组成二极管峰值 检波电路。峰值检波电路的工作原理及误差分析如 前所述，它用来检测变化的输入信号峰值。在实际应 用中，基本的峰值检波电路存在一些缺陷，如：检波 二极管的正向电压偏离保持电压，不灵敏区发生在 二极管正向电压部分；当二极管反偏时，随二极管两 端电位差变化而产生不稳定的泄漏电流，使保持的
据处理方法采用符合最／Ｊ，，－乘原理的数字滤波法。 进行计算机处理后的数据与相对误差见表２。
由上述数据分析结果可见，对测量电路而言，相 对∽电压其最大相对误差分别为１．９１６％和０．４５ｌ％， 在（４０ｋＨｚ～５００ｋＨｚ）。在不考虑外界其它因素可能影 响测量精度的情况下，已达到设计提出的指标要求。
总第３８卷第４２３期 ２００１年 第３期
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带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路 ● ●
贺 毅，王春勇
（南京理工大学自动化系，南京２１００１４）
摘要：就电力系统中常用的一种由尺、￡、Ｃ组成的阻抗设备的阿、尺了频率特性的自动化测量
｝ ３５９０ｎ ∽
以占誊ＬＪ— 。 ］
重廿ｉ‘
图６ 测试实例
（５）ｂ与Ｄ，、Ｒ孙Ｒ抖构成反相放大器。其作用是 将坼加以放大器反相，以便与∽叠加后，使经峰 值检波器输出的％增加，使％减少，输出量接近或 等于输人量。
在峰值检测时，ｋ、ｂ、Ｌ８、Ｌ形成反馈网络，只要 ｂ的输入阻抗足够高，Ｄ。的反向漏电足够小，则峰 值检测就足够精确。 ４对测量电路的评定
（４）由ＩＪ８及Ｒ。。、尺扒尺：，、Ｒ拍构成差动比例运算 放大器（即减法放大器）。它的作用是将被测信号电 压经峰值检测后得到的输出电压％（‰）与被测信 号相减得到其差值，经反相放大器ＩＪ９后与被测信号 一同叠加到输入端“Ｂ”，以补偿二极管的漏电对测 量峰值的损耗。
信号源
１．．．．．．．．．．．．．．．一
２ｘ３６％
信号源
４０ｋＨｚ一５００ｋＨＺ
）
Ｕ
被测电路Ｚ
巩
ｒＬｌ
ｋ
Ｒ：Ｕ Ｄ
图２ 测试原理图
：ｆ旦当＿１８ｋ ＼２ｘ３６Ｕ； ／
＝器悟２》２％］
将Ｒ，＝３６００１２，Ｒ２＝１００１２，代入（１）式，得 ％。＝３６虬
得尺。＝｛詈［；笔一茜一，２９６］一，。。
ｃ５，
式（３）与（５）将是我们用于最终计算ｚ及尺的
现以测量纯电阻为例。纯电阻的标称值为 １ｋＱ，标准值为９９８．５Ｑ。根据纯电阻电路的特点，其
以＝丽ＲＺ＝３５９０＋９９８．５＋１００＝４６８８．５（Ｑ） ｔ＋Ｒ２×ＵＩ＝０．２３４２９ Ｕ１
％２页丽Ｋ３丽×ｕ１＝峨１３３ｕ１
分别取信号源为４０ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、３００ｋＨｚ、４００ｋＨｚ、 ５００ｋＨｚ，测得Ｕ，、巩、以峰值电压，设ｕ，电压测量是 准确的，则通过（１０）、（１１）式，可算出巩、乩电压值。 在此，将理论计算得到的巩、玛电压值作为真值，则 未经计算机处理的巩、％测量结果的相对误差见表
一２１—
万方数据
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Ｍｎ２００ｌ
峰值电压过早下降，等等。我们采用了如图５所示 的反馈电路克服了这些缺陷。
相位差为零，则可直接用欧姆定律得到Ｕ，、巩、％之 间的数量关系。
（１）Ｌ．。是一电压跟随器，其作用是提高整个系 统的输入阻抗，以保证测量系统与被测信号源相接 时不吸取信号源能量，使信号源的工作状态不被改 变，且输入信号可按原样输出。由于电压跟随电路反 馈量大，增益稳定度也高，故它是一种缓冲电路。该 电路当输入信号增大到接近正的电源电压时，会使 电压跟随器停止工作。
（，ｃ＝矗·尺，：（，１＋１２）·尺，
巩为例，说明测量电路的工作原理。图５为具体的 电路图。
在此引入了“反馈”的概念。“反馈”是指一个控 制过程，它能够在系统存在扰动情况下力图减少系 统的输出量与输入量之间的偏差，反馈系统就是根 据这个偏差进行控制的。这种反馈原理已被用于控 制系统，特别是在自动检测系统及一般检测仪器中， 都得到广泛应用。反馈系统的重要特征是它的闭环 结构。一般，人们把用反馈作为基本结构的检测系统 称为反馈检测系统，并定义为通过检测在闭环中变 量的偏差来检测一个变量系统。在检测系统中采用
方法、测试精度及后期的数据处理进行了研究与探讨，设计出带有反馈检测系统的高输入阻抗 的峰值检测电路。
关键词：阻抗；频率特性；反馈；自动化测试；数据处理
中图分类号：ＴＭ９３０．１１ｌ
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－１３９０（２００１）０３－００１９—０４
Ｐｅａｋ ｃｈｅｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｉｎｐｕｔ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｎｄ ｆｅｅｄ ｂａｃｋ ｓｙｓｔｅｍ
Ｌ、Ｃ组成的阻抗设备的ｚ承尺了频率特性进行测 点，此时测出Ｕ、以、乩的电压值。经计算后，分别得
量。现场用的阻抗测量方法如图１所示。
到峰点、谷点的ｚ与尺值。这种方法的缺点是测量
Ｒｏ
≯信号源
￡，．
被测阻抗电路
Ｒ。白 以
Ｌ
Ｄ
误差很大。首先真空管毫伏表的内阻在各电压档上 是不同的；其次是操作者引起的读数误差。且由于测
万方数据
一１９一
氓，一％
Ｒ１ Ｒ２
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“ｌ
Ｒ， 。。－。。。。。－。。。。。。。。。。。。。。一 －Ｌ——————Ｊ
：竺２１二堡２二！１２：坠２×尺，
（２）由ＩＪ６、Ｄ。、Ｄ丁、Ｒ，，、尺扒尺。。组成加法放大器。
输入信号电压巩及反馈回来的相加电压％通过各
自回路输入电阻转换为电流，在“虚地”点相加，流经
反馈电阻Ｒ，，而转换为输出电压，因而输出电压为
输入信号电压之和，即
图４反馈检测系统示意图
１１＝ｕａ／Ｒ媳，ＩｆＵＧ／Ｒ２ｓ，ｌ严１１＋１２
由于Ｕ。、觇、地的测量电路相同，在此仅以测量
Ｈｅ Ｙｉ．Ｗａｎｇ Ｃｈｕｎｙｏｎｇ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｄｅｌｉｂｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｔｈｅ Ｚ－Ｆ，Ｒ— Ｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ａ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｒ Ｌ Ｃ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ７８ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｔｓ ｄａｔｕｍ． Ｗｅ ａｌｓｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｈｉｇｈ ｉｎｐｕｔ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｐｅａｋ ｃｈｅｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｈａｔ ｕｓｅｓ ｆｅｅｄｂａｃｋ—ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｓｙｓ— ｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｃｉｒｃｕｉｔ ｈａ ｓｏｍｅ ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．
频率范围宽、幅度差别悬殊及信号源波形失真度较
大的特点，对电压测量提出了一系列的要求，主要可
图３向量图 设电路＝尺６√％
本电路中，交流电压的频率范围从４０ｋＨｚ～
由图３矢量图可见
５００ｋＨｚ。
则ｃｏｓ０＝酉Ｕｔ＋Ｕ．，－Ｕ２ ％＝Ｕ十‰１—２Ｕ１％１ｃｏｓＯ
（２）应有足够宽的电压测量范围 本电路中，待测电压的下限在５０ｍＶ左右，上限 （４） 在５Ｖ左右。随着科学技术的发展，要求测量非常小
％Ｕｒ＝可ｎＶ＋，吁－ｕ．Ｕｔｌ－Ｖｅ２ｏｓ０＝等≯
由 ｍＲ：：粤
：—ＵＩ＋ＵＲ—１－－Ｕ２。—Ｕ—３
２％１ ‘尺２
万方数据
的电压值，即要求电压测量仪器具有非常高的灵敏
量间隔造成的数据非连续性，易使珂特性曲线峰、
谷点疏远，所以测量时间较长，测量结果不直观。 为解决这些问题并实现测试自动化，我们确定
了研制目标和方向，并完成了这一自动化测试系统