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1、.实用文档.史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析 billyevans Blog: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
2、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。如下列图绘制：.实用文档.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
3、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 后到达稳定的峰值，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局部电路负载消耗，造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。既然要改良，首先要分析缺乏。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 绘制：.实用文档.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应回路，运放要结束负饱和状态，输出电压要从负饱和电压
4、值一直到Vi+V二极管。这个过程需要花费时间，如果在这个过程，输入发生变化，输出就会出现失真。因此，我们需要在电路中参加防止负饱和的措施，也就是说，我们输入局部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局部非必须，如：如果电容值选取适宜，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
5、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到达3%以内，后文中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：.实用文档.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
6、 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，性能价格比拟高，详见。无二极管型 无二极管型是利用比拟器输出的开集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：.实用文档.该图作者使用和均未仿真成功，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：.实用文档.该图作者用 TINA
7、未能仿真成功，仿真成功：性能如下：.实用文档.集成峰值检测电路 ADI 公司有一款集成的 PKDPKD01，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+高速比拟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拟，FPGA 负责 DAC 电压输出控制和比拟器输出检测。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 模拟电子技术根底(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 componentsAnthony H Smith 5 Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated CircuitsFranco,Sergio