峰峰值检测电路_应用笔记

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精密峰峰值检测电路

精密峰峰值检测电路

精密峰峰值检测电路
精密峰峰值检测电路电原理图如图1所示。

图1 精密峰峰值检测电路
峰值检波的原理
交流信号从TL084引脚3输入,根据运放的虚短法则引脚2具有与引脚3同样的波形;U1B 是电压跟随器,引脚7的电压幅值与电容C1上的电压相同(加一级跟随的作用是用这个跟随器提供电流支持)。

当引脚3的电压大于电容C1电压时,电阻R2上产生压降,电流从左到右。

根据运放的虚断法则引脚2不能提供电流,并且D2反偏也不会导通。

为了维持平衡只有提升R2右端的电压(既是电容C1的电压),这个充电电流从U1A的引脚1经过D1进行。

当引脚3的电压低于电容C1电压时,电阻R2上产生压降,电流从右到左。

根据运放的虚断法则引脚2不能提供电流,则这个电流只有经过D2进入U1A。

由于电压跟随器输出电压与电容C1上的电压相同,二极管D1截止,电容不能导过D1放电,电压得到保护。

电容C1有一个放电电阻R1,RC的放电时间常数τ为100ms,1S后如果没有脉冲过来则放电到电压0V。

峰峰值检测波形如图2所示。

图2 精密峰峰值检测电路工作电压波形。

峰值检测电路实例与分析

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。

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(TINA 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,2Vpp),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(TIN A 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。

峰值检测电路分析

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。

史上最实用较深刻峰值检测电路

史上最实用较深刻峰值检测电路

史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析一、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。

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(TINA 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,2Vpp),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。

ﻩ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):ﻩ从仿真结果来看,同等测试条件下,检测误差大大减小。

交流电压峰值检测电路

交流电压峰值检测电路

交流电压峰值检测电路
我们知道,稳定的直流电压只有一个属性,那就是电压的大小。

对比起来,交流电源则具有频率、峰值电压、有效值电压的属性。

所以在使用到交流电压时,我们一般都需要测量它的频率,峰值和有效值。

这里,我们先介绍一下峰值电压检测电路。

在一个可靠的电源变换器中,过压保护和欠压保护的功能是必须具备的。

对于直流电压,只需将其通过电阻分压后输入滞回比较器即可实现这两种保护。

相比于直流电,交流电的过压、欠压保护则相对复杂,这需要对其峰值电压进行检测并且在一定时间内保持所检测到的峰值电压大小。

对此,我们能想到的首先是先将进行全波整流、然后进行分压、滤波。

从上图仿电路可以看到,我们的分压比是1kΩ/(199kΩ+1kΩ) = 0.005,所以检测电路输出的电压应该是200V×0.005 = 1V,但是仿真结果却是0.6V左右,如下图所示。

从仿真结果可以看到由于输出电压Vout滞后于滤波前的电压Vise,导致Vise到达峰值时,滤波电容C1才充电到0.6V,而且这个电压与分压电阻的大小和滤波电容的大小有关,所以无法按照分压比例得到所需的电压,使得前期设计难以精准计算。

这里只需稍稍修改一下上图的电路图可以补偿该滞后的相位。

从仿真结果可以看到,输出电压跟前期设计分压计算的结果一致。

这是如何补偿滞后相位的?欢迎在评论区讨论。

peak detector

peak detector

峰值检测电路实例与分析一、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。

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。

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(TINA 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,2Vpp),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)。

峰峰值检测

峰峰值检测

精确的峰值--谷值检测器
此电路中仅用两个运算放大器就能完成对非正弦波形的峰值和谷值电压的检测。

在峰值期间,D1导通使C1充电达到峰值,峰值过后由于R1的限流作用,C1放电微乎其微,到下一次峰值
再度充电,维持峰值电压输出。

谷值检测与上面相反,谷值期间C2经过D4迅速地放电到谷值电
压,而其它时间仅通过D3、R2微量充电,C2上始终保持谷值电压。

C1、C2上串接的1Ω电阻用
于防止过冲。

电容c2,c1的大小视情况而定,越大稳定性越好但是跟随效果会变差
1欧的电阻要求尽量小;。

最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析

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 TINA7 OPA128OPA131TL372| 2009-01-23作者:billyevansEDN博客精华文章 作者:billyevans史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析一、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。

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(TINA 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,2Vpp),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。

基于运算放大器的峰值检测电路-----实用版

基于运算放大器的峰值检测电路-----实用版

基于运算放大器的峰值检测电路设计目录第一章引言 (2)第二章基本原理 (2)2.1原理分析及原理框图............................ ...................... ... .. (2)2.2 电路功能分析 (3)2.2 电路分块设计 (4)第三章电路具体设计....... .. .. .. (7)3.1 峰值检测电路元件参数选取 (7)3.2 采样信号发生器........................................................... (8)3.3 总体电路图...................................................... .... . (9)第四章电路仿真测试 (10)4.1 输出波形multisim仿真 (10)4.2对于微小输入信号的分析 (14)第五章误差分析 (17)5.1 复位误差.......................................... ....... . (17)5.2 保持误差........ .... ........................................ .......... . (21)第六章整体电路图 .................... .. (22)第七章结论 (23)第八章心得体会..................... ..................... .. 24 参考文献.. (25)1第一章、引言峰值检测技术是数字存储示波器及数字采集卡中的重要技术之一,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。

相比正常采样给出信号的一个完整的波形显示,峰值检测只记录发生在每个采样间隔期间内的最大最小峰值,这样就可以不增加存储深度,还可以捕获毛刺或者偶发事件。

1.3 峰值检取样电路

1.3 峰值检取样电路
当ui上升,uo1也随之上升, 二极管开关导通,C充电而 跟随ui上升.当ui下降时, 电容电压不能突变,使二极管 反偏而截止,由于A2输入电阻 很大,C无放电回路,故uc保持 电压不变.
当ui升高且ui>uc时,二极管 又正偏导通,C继续充电---周而复始,电容只充不放, 故uo=uc=ui的正峰值.
峰值检波电路的虚拟实验
4. 取样保持电路
◆方案1:用二极管开关,如图(b),电容可充电,也可放电! ( 必须是双向开关)
A1 A2接成跟 随器,uo1=ui, uo=uc当us为 高电平时,二极 管桥彻底导通, uc=uo1=ui为 取样阶段,而us 为低电平时,二 极管桥截止, uc保持. (c)为仿真 波形.
场效应管是双向开关取样保持电路场效应开关取样保持电路的虚拟实验谢谢收看和听讲欢迎下次再相见
3 . 峰值检波、取样保持电路
<<西电丝路云课堂>>
4.峰值检波电路
c充电
T
uG
场效应管为复位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ关,为电容 C提供放电通路.
工作原理:
电路图中,二极管为单向开关, 电容C为”保持电容”,A2构成 跟随器,uo=uc,A1也在负反馈 大闭环中.信号加在A1同相端, 设uc(0)=0,
4. 取样保持电路
◆方案2:用场效应开关,如图(c),电容可充电,也可放电! (场效应管是双向开关)
场效应开关取样保持电路的虚拟实验
3 . 峰值检波、取样保持电路
谢谢收看和听讲, 欢迎下次再相见!
<<西电丝路云课堂>>

峰值检波电路应用

峰值检波电路应用

峰值检波电路应用峰值检波电路是一种非常重要的电路,它用于检测信号的峰值,也就是信号的最大值,并将峰值输出至外部电路进行进一步的处理。

峰值检波电路广泛应用于各种领域,例如测量仪器、无线电通信、音频处理等等。

本文将介绍峰值检波电路的应用及其优缺点。

一、峰值检波电路的应用1、测量仪器峰值检波电路在测量仪器中有着广泛的应用,例如在示波器中,通过峰值检波电路,可以将信号的峰值显示在屏幕上,方便用户观察信号变化过程。

在电测仪器中,峰值检波电路可以用于测量交流电压的峰值,精度很高。

2、无线电通信在无线电通信中,由于信号的幅度会受到多种因素的影响,为了保证传输的可靠性,通常需要使用峰值检波电路将信号的峰值提取出来,并进行相应的调节和增强。

3、音频处理峰值检波电路还常常应用于音乐和语音等音频领域中的处理。

例如在声音的录制和音乐剪辑中,将信号的峰值提取出来,可以实现混音和音频调整的操作。

在音频处理中,峰值检波电路的灵敏度和响应速度非常关键,可以大大提高整个处理过程的效率。

二、峰值检波电路的优缺点1、优点峰值检波电路的优点很多,其中最为显著的是其高灵敏度。

由于峰值检波电路可以将信号的峰值提取出来,并在很短的时间内进行响应,因此它可以检测到非常微弱的信号,即使在强噪声环境下也能够发挥出很好的效果。

此外,峰值检波电路的动态响应速度也非常快,以至于它可以对瞬时的信号变化进行实时的监测,满足了许多实时处理的应用要求。

最后,峰值检波电路的特点让它可以适应复杂的信号特征,并产生高精度的峰值测量结果,从而为后续的信号处理和分析提供了重要支撑。

2、缺点峰值检波电路并非没有缺点。

首先,由于它的工作原理是通过提取信号的峰值进行处理,因此会忽略信号的其他重要参数,如信号的频率和波形等,这就可能导致数据的误差和失真。

其次,峰值检波电路通常对信号有一定的响应时间,这意味着它可能错过了一些短暂的信号变化,并且处理的结果可能有一定的时延。

最后,峰值检波电路的灵敏度和响应速度很高,这意味着它的信息处理量相对较大,可能会占用一定的系统资源。

峰峰值电压

峰峰值电压

峰峰值电压(实用版)目录1.峰峰值电压的定义和含义2.峰峰值电压的重要性和应用领域3.峰峰值电压的测量方法和技巧4.峰峰值电压的理解和计算5.峰峰值电压的案例分析和应用实践正文峰峰值电压是一种电力系统中常见的电压波动形式,它是指电压波形在正负最大值时的电压值。

峰峰值电压是电力系统中的一种重要的技术参数,它在电力系统的运行和维护中起着重要的作用。

峰峰值电压的重要性和应用领域非常广泛。

首先,峰峰值电压是电力系统中的一种重要的技术参数,它可以用来衡量电力系统中的电压波动情况,对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要的作用。

其次,峰峰值电压也是电力系统中的一种重要的电能质量指标,它可以用来衡量电能的质量,对于保证电力系统的电能质量具有重要的作用。

此外,峰峰值电压也是电力系统中的一种重要的经济指标,它可以用来衡量电力系统的经济效益,对于提高电力系统的经济效益具有重要的作用。

峰峰值电压的测量方法和技巧非常丰富。

一般来说,峰峰值电压可以通过测量电压波形的最大值和最小值来测量。

也可以通过计算电压波形的有效值来测量。

此外,峰峰值电压还可以通过观察电压波形的形状来测量。

峰峰值电压的理解和计算非常复杂。

一般来说,峰峰值电压的理解和计算需要考虑电力系统的各种因素,包括电力系统的电源、负载、传输线路和电力设备的状态等。

此外,峰峰值电压的理解和计算还需要考虑电力系统的各种参数,包括电压、电流、功率和能量等。

峰峰值电压的案例分析和应用实践非常广泛。

例如,在电力系统的运行和维护中,可以通过测量峰峰值电压来判断电力系统的安全稳定运行情况。

在电力系统的设计和建造中,可以通过计算峰峰值电压来确定电力系统的技术参数。

峰值检测电路总汇

峰值检测电路总汇

峰值检测1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。

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(TINA 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,2Vpp),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)。

峰值检测电路分析

峰值检测电路分析

峰值检测电路(二)hi.baidu./meijiangmiantk/blog/item/7c6b84debd949d1a49540397.html1.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)。

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史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析
作者:billyevans
Blog: /billyevans/31510/category.aspx
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。

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(TINA 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,2Vpp),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)。

这个过程需要花费时间,如果在这个过程,输入发生变化,输出(Vi+V
二极管
就会出现失真。

因此,我们需要在电路中加入防止负饱和的措施,也就是说,我们输入部分的处理环节要能够尽量跟随输入信号的电压,并提供一个尽可能理想的二极管,同时能够提供有效的输入缓冲。

一个经典的电路是通过在输入和输出间增加一个
二极管,这有点类似于电压钳位(TINA TI 7.0绘制):
经过以上的简单描述,其实我们已经可以将峰值检测器分成几个模块:(1)模拟峰值存储器,即电容器;(2)单向电流开关,即二极管;(3)输入输出缓冲隔离,即运算放大器;(4)电容放电复位开关(这部分非必须,如:如果电
容值选取合适,两次采样时间间隔较大)。

三、几种峰值检测电路
采用二极管和电容器组成的峰值检测电路有多种实现方式和电路形式,在TI等公司的一下文献中,我们可以查到不少。

就自己个人实验的结果而言,二极管、电容、放大器组成的峰值检测器有效工作频率范围在500kHz一下,对100m Vpp以上的输入信号检测误差可达到3%以内,后文中3.2的曲线图能较有代表性地反映这类峰值检测器的性能。

3.1 分立二极管电容型
TI公司的Difet 静电计级运算放大器OPA128的DATASHEET里提供了一个很好用的峰值检测器:
TINA TI的仿真结果如下:
值得一提的是,该图有几个用心之处:(1)采用FET运放提高直流特性,减小偏置电流OPA128的偏置电流低至75fA!;(2)将场效应管当二极管用,可以有效减小反向电流同时增加第一个运放的输出驱动力;(3)小电容应该是防止自激的。

实际应用中可以用TL082双运放和1N4148来代替场效应管,性能价格比较高,详见/billyevans/193257/message.aspx。

3.2无二极管型
无二极管型是利用比较器输出的开集BJT或者开漏MOSFET代替二极管,进一步提高性价比,TI公司的LM311的DATASHEET提供了一个非常简单的峰值检测器电路:
该图作者使用TINA TI 7.0和Multisim10.1均未仿真成功,但电路应该是没有问题的,只是性能得看实验。

重点一提的是EDN英文版上有篇文章(见参考文献)提供了一种非常棒的PKD:
性能如下:
该图作者用TINA未能仿真成功,Mutisim10.1仿真成功:
性能如下:
3.3集成峰值检测电路
ADI公司有一款集成的PKD——PKD01,本质也是二极管加电容的结构,性能不详。

四、其他结构峰值检测电路
在高速的环境下,二极管和电容结构的电路就无法适应了,作者见过FPGA+DAC+高速比较器组成的峰值检测器,原理很简单,就是将DAC输出和输入信号作比较,FPGA负责DAC电压输出控制和比较器输出检测。

五、参考文献
[1] 瞿安连.应用电子技术.科学技术出版社,2006
[2] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础(第四版).北京:高等教育出版社,2006
[3] 德州仪器公司(中国)官方网站学习资源
[4] Inexpensive peak detector requires few components.Anthony H Smith
[5] Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits.Franco,
Sergio。

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