峰值检测电路说明书

燕山大学课程设计说明书

燕山大学

课程设计说明书

题目：基于运算放大器的峰值检测电路设计

学院：电气工程学院

年级专业： 10级检测2班

学号：

学生姓名：

指导教师：温江涛

教师职称：讲师

燕山大学课程设计说明书

燕山大学课程设计（论文）任务书仪器科学与工程系基层教学单位：院（系）：电气工程学院

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

2013年6月28日

燕山大学课程设计说明书

目录

摘要 (2)

第一章设计要求及意义 (3)

1.1 设计要求 (3)

1.2 设计意义 (3)

第二章峰值检测电路的设计原理 (4)

2.1 峰值的跟踪与保持 (5)

2.2 复位开关 (7)

2.3 元件选取及参数计算 (10)

第三章 Multisim 仿真原理图及结果分析 (11)

3.1 Multisim 仿真原理图 (11)

3.2仿真结果分析 (12)

第四章总结与体会 (16)

参考文献·····················································

页17 共页1 第

说明书燕山大学课程设计

要摘软件进行Multisim本次课设要求基于运算放大器设计峰值电路，并按要求利用仿真结果演示。）的作用是对输入信号的峰值进行提取，峰值检测电路（PKD，Peak Detector，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保持，直到一个新产生输出Vo = Vpeak（自动增益控制）电路和传感的更大的峰值出现或电路复位。峰值检测电路在AGC器最值求取电路中广泛应用。这种电路结构简单，性能稳定，易于实现，在工业仪表控制的采样电路中具有相当高工程实用价值。Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

关键字：运算放大器峰值检测 555定时器 Multisim

页17 共页2 第

燕山大学课程设计说明书

第一章设计要求及意义

1.1 设计要求

本设计要求设计一个基于运算放大器的峰值检测电路（PKD，Peak Detector），对输入信号的峰值进行跟踪，保持，并输出，Vo = Vpeak，直到遇到更大峰值出现或电路复位。

根据任务书要求，总结设计要求如下：

（1）输入信号是由10-100Hz的正弦波和三角波叠加而成。

（2）复位开关的周期为0.2s，即跟踪电容每0.2s放电一次。

（3）要求对输入信号的正相反相峰值同时进行跟踪。

1.2 设计意义

峰值检测是示波器中数据采集方式之一(另外有取样方式和平均方式)，这种技术起源于存

储深度不能满足捕获毛刺的需要。取样方式是通过平均的时间间隔对信号进行取样来进行创建波形，正常取样方式时，要捕捉窄的毛刺，示波器必须以高的采样率才能捕捉到窄的毛刺，并且将全部采样数据全部存储起来。而当信号的频率比较低时，用示波器去观察信号需要将示波器时基档位调到等效采样率比较低的档位，而这时需要等效采样率很低，利用取样方式就不能捕捉到毛刺信号，利用峰值检测技术就可以解决这个问题。

峰值检测不像正常取样那样给出一个详细的完整波形显示，而是以最高的采样率捕捉信号，简单的忽略某些采样，只记录发生在每个采样间隔期间内的最大和最小值，这样就不用增加存储存储深度还可以捕捉毛刺或偶发事件。峰值检测模式下，即使使用的是等效采样率较低的时基档位，也能捕捉到可能出现的某些毛刺信号。峰值检测是数字示波器的重要技术指标之一，在科研、生产的很多领域都需要用到峰值检测设备，用来实现波形的毛刺捕捉或高占空比信号的检测、冲击信号峰值检页17 共页3 第

燕山大学课程设计说明书

测，比如检测建筑物中梁的最大承受力、钢材的最大允许拉力、轴承振动噪声的峰值检测等等。主要用来实现以下3个功能：

（1）波形的毛刺捕捉；

（2）包络的显示功能，峰值检测的方法对于捕捉调制信号是非常有用的；

（3）限制混叠的作用。

第二章峰值检测电路的设计原理

顾名思义，峰值检测器（PKD，Peak Detector）就是要对信号的峰值进行采集并保持，产生输出Vo = 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。其效果如图2.1（a），电路如图2.1（b）。

图2.1 峰值检测器时域波形和电路方框图

由峰值检测器的电路特性，可以确定下面四个功能模块：

（1）用来保持最近峰值的模拟储存器，即电容器C，它存储电荷的功能,使H它充当一个电压存储器，V = Q /C ；

（2）当一个新的峰值出现时，用来进一步对电容充电的单向电流开关，

；D 即二极管2（3）当一个新的峰值出现时，使电容电压能够跟踪输入电压的器件，即电压

页17 共页4 第

燕山大学课程设计说明书

跟随器OA；1v重新置零的开关SW，这里是用555多谐振荡器和一个模拟（4）能周期的将o

开关作为采样开关和采集电压的电容相并联实现的。

另外，图2.1（b）中运放OA的作用是对电压电容进行缓冲，防止C通过R和H 2

任何外部负载所引起的放电。另外，D 和R可以防止OA在检测到峰值后出现饱和，11因此，当新的峰值出现时，可以加快恢复速度。

2.1 峰值的跟踪与保持

一、输入信号

图2.2 输入信号

输入信号要求10~100Hz正弦波和三角波叠加而成，电路中采用两个函数信号发生器产生频