史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析
作者：billyevans
Blog: https://www.doczj.com/doc/634477777.html,/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https://www.doczj.com/doc/634477777.html,/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
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（系）：电气 工程学院年级专业： 08级检测1学号： 080103020042 学生姓名：井涛 指导教师：温江涛 教师职称：讲师
燕山大学课程设计（论 文）任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪 器科学与工程系 学号080103020042学生姓名井涛专业（班级）08检测1 班设计题目基于运算放大器的峰值检测电路设计 设 计技术参数输入信号是由 10-100Hz 的正弦波和三角波叠加而成。测量电路每隔0.2 秒采集一次输入信号的峰值。 设计要求1：完成题目的理论设计模型；2：完成电路的m ultisim 仿真； 工作量1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数及仿真结果）；2：提交一份电路原理图； 工 作计划周一，查阅资料； 周二到周四，理论设计及计算机仿真；周五，撰写设计说明书； 参考资料1：基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计；2：模拟电子技术； 3：数字电子技术； 4：电路理论 指导教师签字基层教学单位主任签字 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。 2011年 6 月 25 日
燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年月日答辩小组评语： 成绩： 组长： 年月日课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 年月日 3
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) 4
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目：12 峰值检测电路 初始条件： 具备数字电子电路的理论知识；具备数字电路基本电路的设计能力；具备数字电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、4位LED显示； 2、设计峰值检测电路，模数转换，锁存电路； 3、清零设置功能；每次检测到的最大值被保存和显示； 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书； 5、设计电源； 6、焊接：采用实验板完成，不得使用面包板。 时间安排： 第十九周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试 指导教师签名： 2012年 5 月 30日 系主任（或责任教师）签名：年月日
1 绪论 1.1软件介绍 Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译，功能十分强大。 1.2 A/D转换芯片介绍 ICI-7135是421位双积分A/D转换芯片,可以转换输出±20000个数字量,有STB选通控制的BCD码输出,与微机接口十分方便。ICL7135具有精度高(相当于14位A/D转换),价格低的优点。其转换速度与时钟频率相关,每个转换周期均有：自校准(调零)、正向积分(被测模拟电压积分)、反向积分(基准电压积分)和过零检测四个阶段组成,其中自校准时间为10001个脉冲,正向积分时间为10000个脉冲,反向积分直至电压到零为止(最大不超过20001个脉冲)。故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数,到反向积分为零时停止计数。将计数的脉冲个数减10000,即得到对应的模拟量。图1给出了ICL7135时序,由图可见,当BUSY变高时开始正向积分,反向积分到零时BUSY变低,所以BUSY可以用于控制计数器的启动／停止。 ICL7135为DIP28封装,芯片引脚排列如图2所示,引脚的功能及含义如下： (1)与供电及电源相关的引脚(共7脚) .-V：ICL7135负电源引入端,典型值-5V,极限值-9V;
一种简单有效的限流保护电路
作者: 日期:
一种简单有效的限流保护电路 陈世杰，顾亦磊，吕征宇 （浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027） 摘要：提出了一种简单有效的限流保护电路，论述了该保护电路应用于宽范围输入正激变换器和宽范围输入反激变换器时工作状况的区别，并给出了一个适用于宽范围输入反激变换器的补偿电路。最后的实验结果验证了限流保护电路及补偿电路的工作原理及其有效性。 关键词：过流保护；正激；反激 0 引言 过流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分，根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式。限流方式由于其具有电流下垂特性，故障解除后开关电源能自动恢复工作，因此，得到比较广泛的应用。 限流保护电路首先要有一个电流取样环节，目前，一般的做法是串联一个小电阻或者是用霍尔元件来 获得电流信号。当取样电流比较小的时候，这两种取样方法都是可取的。但当取样电流比较大时，电阻取样会有较大的损耗，降低了变换器的效率，而霍尔元件取样其体积比较大，且价格昂贵，对整个电源的成本也是个问题。 基于以上考虑，本文提出一种简单有效的限流保护电路，克服了以上两种方式取样大电流时的缺点。它适用于正激、反激等各种变换器，而且成本也比较低。 1 限流保护电路工作原理 图1中虚线框外的电路是普通的峰值电流方式的PWM控制电路，利用电流互感器取样峰值电流。图中所示的PWM芯片是ST公司生产的L5991。虚线框内是本文所提出的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的电流信号作为输入信号，通过一个由D, R, C i组成的峰值保持电路和由运放组成的PI环节得到一个误差信号，在变换器的输出电流超过限定值的时候，该误差信号就会控制PWM芯片的占空比，从而使输出电流保持 在限定值。由于D存在，当输出电流低于限流值时，该部分电路对占空比的控制不起作用。
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 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）。
正负不对称波形的双极性峰值输出电路 电路的功能 这是一种输入为零交正弦信号，输出为不同时的正负压差的电路，它由峰值检波电路和差动放大器组成。 而要保持单信号峰值、输出，然后“复位”或等待自然放电完毕，再输入下一个信号时，可采用本电路。 电路工作原理 OP放大器A1、A2分别为正、负峰值检波电路，二极管D1、D2接在反馈环路中，其正向电压降VF和温度系数对环路的影响可以忽略。输入信号经过峰值检波后，分别成为-VP和+VP，再用差动放大电路A 3、A4对其进行减法运算，则可得到峰-峰值电压+VP-P=+VP-（-VP）。本电路可以有两种工作方式，一是由电阻R4、R5分别选定T1=C1.R4，T2=C2.R5的放电时间，得到长周期的信号幅值，二是使用“复位”开关S1、S2，测量开始时，各开关打开，测量信号峰值，测量结束，接通开关，将保持的电荷释放，等待下一个信号输入。若希望输出具有增益，可接上带★号的电阻R0，其增益为A=1+（20K/R0）。 元件的选用 增加电容器C3、C4的目的是避免由于存在突发负载C1、C2而出现的不稳定，其时间常数和容量没有严格的限制。二极管D1、D2为低漏二极管1SS104，当峰值电压保持时间在数秒以内时，也可采用普通的小信号二极管1S1588或1S953。保持电容器C1、C2最好选用绝缘电阻高的产品，容量在1UF以上时，可选用薄膜电容，为了延长保持时间，与其用加大电容量的办法，不如把OP放大器A1~A4都改用高输入阻抗、低输入偏流的BI-FET型OP放大器。“复位”开关S1、S2可选用双接点式继电器或C-MOS模 拟开关。
注释 保持电路的泄漏问题 峰值保持电路或取样保持电路都存在泄漏问题，表现在被保持的电压会逐渐下降，保持电容器CH中贮存的电荷永久保存这是理想情况，但是由于电路的漏电电流或由于绝缘电阻的影响，会使保持的电压降下降。图1是简化的电压保持电路，接通开关SW以后，电压E存入CH中，然后断开开关，使电压得到保持，被保持的电压会象图2所示的实线那样呈指数曲线下降或象虚线那样，随输入偏流IB的不同，以不同的斜率（△E=（IB/CE）△L）下降。可根据图示分析电压下降的具体原因。
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。
南通大学电工电子实验中心 电子系统综合设计实验报告 课题名称：峰值检测系统的设计 姓名：沈益 学号：07 指导教师：陈娟 实验时间：2011年1月3日至14日
峰值检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成。其关键任务是检测峰值并使之保持稳定，且用数字显示峰值。 一、设计目的 1、掌握峰值检测系统的原理； 2、掌握峰值检测系统的设计方法； 3、掌握峰值检测系统的性能指标和调试方法。 二、设计任务及要求 1、任务：设计一个峰值检测系统； 2、要求：（1）传感器输出0~5mV，对应承受力0~2000kg； （2）测量值要用数字显示，显示范围是0~1999； （3）测量的峰值的电压要稳定。 三、设计原理 1、设计总体方案 据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示： 图1 峰值检测系统原理框图 2、各部分功能 传感器：将被测信号量转换成电量； 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； 采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值； 采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值； A/D 转换：将模拟量转换成数字量； 译码显示：完成峰值数字量的译码显示； 数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。 三、电路设计 1、传感器：本文不予考虑； 2、放大器：由于输出信号为0~5mV ，1mV 对应400kg ，因此选用电压增益为400的差动放大电路（该电路精度高），如图2所示。 u 1 u 2 u o1 图2 差动放大电路 根据公式 400R ) /R 2R (1R u u A 3 124i o1U =+-== ，分配第一级放大器放大倍数为8/R 2R 112=+，分配第二级放大器放大倍数为 508 400 R R 34==，则选取电阻值分别为 1.6K R 1=， 5.6K R 2=，2K R 3=，K 001R 4=，四只
史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析 作者：billyevans Blog: https://www.doczj.com/doc/634477777.html,/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）：
南通大学电工电子实验中心电子系统综合设计实验报告 课题名称：峰值检测系统的设计 姓名：沈益 学号： 指导教师：陈娟 实验时间：2011年1月3日至14日 峰值检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成。其关键任务是检测峰值并使之保持稳定，且用数字显示峰值。 一、设计目的 1、掌握峰值检测系统的原理； 2、掌握峰值检测系统的设计方法； 3、掌握峰值检测系统的性能指标和调试方法。 二、设计任务及要求 1、任务：设计一个峰值检测系统； 2、要求：（1）传感器输出0~5mV，对应承受力0~2000kg； （2）测量值要用数字显示，显示范围是0~1999； （3）测量的峰值的电压要稳定。 三、设计原理 1、设计总体方案
据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示： 图1 峰值检测系统原理框图 2、各部分功能 传感器：将被测信号量转换成电量； 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； 采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值； 采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值； A/D 转换：将模拟量转换成数字量； 译码显示：完成峰值数字量的译码显示； 数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。 三、电路设计 1、传感器：本文不予考虑； 2、放大器：由于输出信号为0~5mV ，1mV 对应400kg ，因此选用电压增益为400的差动放大电路（该电路精度高），如图2所示。 图2 差动放大电路 根据公式 400R ) /R 2R (1R u u A 3 124i o1U =+-== ，分配第一级放大器放大倍数为8/R 2R 112=+，分配第二级放大器放大倍数为 508 400 R R 34==，则选取电阻值分别为 1.6K R 1=， 5.6K R 2=，2K R 3=，K 001R 4=，四只电阻均选1/8W 金属膜电阻，三个放大器可选具有高输入共模电压和输入差模电压范围，具有失调电压调整能力以及短路保护等特点的A μ741型运算放大器。
峰值和谷值电压检测 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。 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,2V pp），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。
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）。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（T INA TI 7.0绘制）：
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)。
第27卷 第2期核电子学与探测技术 Vol.27 No.2 2007年 3月 Nuclear Elect ronics &Detection Technology March 2007 一种适用于高速窄脉冲的峰值保持电路 彭 宇1,2,苏 弘1,董成富1,李 勇1,2,李素琴1,2, 李小刚1,马晓莉1,千奕1,2 (1.中国科学院近代物理研究所,兰州730000;2.中国科学院研究生院,北京100049) 摘要:介绍一种适用于高速窄脉冲的峰值保持电路,该电路输入信号的幅度≥50mV 、前沿≤3ns 、脉宽≤15ns 、频率≥20M Hz 、增益为3,峰展宽时间可调(0.4～5 μs )。该电路结构简单,可靠性好。关键词:速;窄脉冲;峰展宽;电路 中图分类号: TN78 文献标识码: A 文章编号: 025820934(2007)022******* 收稿日期:2005212221 作者简介:彭宇(1980—),男,贵州人,博士 该电路主要功能是对前端放大器的输出信 号进行峰展宽或称峰值保持,以便后续电路采样,进而进行数据处理。该电路是一种通用型峰展宽电路,它也适用于其他信号特别是高速窄脉冲信号的峰展宽,从而为高速窄脉冲信号的峰值测量提供了一种方法与手段。该电路可以接受脉宽≤15ns ,前沿≤3ns ,频率≥20M Hz ,幅度≥50mV 的输入信号。与一般的的峰值保持电路相比,该电路具有较高的灵敏度,频带宽,反应速度快,小信号响应好的特点。 1 电路基本结构[1] 电路在结构上包括模拟部分和数字部分, 模拟部分完成对信号的积分保持,而数字部分完成对输入信号获取和积分信号泻放的逻辑控制。其原理框图如图1所示。输入信号分成两路,一路通过模拟开关进入积分电路,一路经过高速比较器和逻辑电路产生控制逻辑,来控制模拟开关以便完成对输入信号的获取和积分信号的泻放,最后,通过一级放大器输出驱动后续获取电路。 2 电路原理分析 2.1 一般峰值保持电路存在的问题 图1 电路结构框图 图2为一般的峰值保持电路。 一般峰值保持电路中运放充当跟随器,利 用二极管单向导电性对输入信号进行峰值保持。电容C 为保持器件,初始状态电容电压U C 等于零。M 为模拟开关,复位脉冲通过控制模拟开关对电容上的电压进行放电。理想情况下,当输入信号U i 上升时,通过放大器A1和二极管D 对电容C 充电,直至电容C 上的电压U Cmax.等于输入电压U imax.;只要输入电压U i 激光窄脉冲信号探测中的峰值保持电路分析
激光窄脉冲信号的峰值探测电路分析 摘要：激光窄脉冲信号的峰值功率检测对研究激光脉冲的能量特性和评估其毁伤效果具有很大的利用价值。本文对峰值保持电路进行改进，使其适合窄脉冲信号的峰值功率检测，并详细讨论了峰值保持电路的各项技术指标，得出放大器的带宽、转换速率，二极管的导通电阻、结电容及结间载流子的渡越时间，和缓冲器的输入电流对下垂速率及线性度的影响。根据各技术指标的影响合理选择器件，结合A/D采集功能给出了几种电路设计方案并比较它们的优劣。 关键词：激光窄脉冲信号；峰值保持；技术指标；A/D采集 Peak Holding Circuit Analysis for Laser Short Pulse Signal Abstract: A circuit which can complete peak holding function for laser short pulse signal power is with great value for its purpose to study its characteristic of energy and damage effect. In this paper, the peak holding circuit is improved to adapt to peak power detecting for laser short pulse signal , and some technical indexes ,which are OP bandwidth, slew rate, diode on-resistance, junction capacitance and carrier transit time, input current of buffer, are studied in detail for their effectiveness to droop rate and linear ratio. Based on technical indexes, several circuit design scheme are showed and compared of their good and bad with related to A/D sampling function. Keyword:laser short pulse signal；peak holding；technical index；A/D sampling
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
峰值检波器电路的设计 第一章绪论 检波器，是检出波动信号中某种有用信息的装置。用于识别波、振荡或信号存在或变化的器件。检波器通常用来提取所携带的信息。检波器分为包络检波器和同步检波器。前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。 从调幅波中恢复调制信号的电路，也可称为幅度解调器。与调制器一样，检波器必须使用非线性元件，因而通常含有二极管或非线性放大器。 检波器分为包络检波器和同步检波器。前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。 1.1检波器的构成
1.2.1包络检波器电路 图1是典型的包络检波电路。由中频或高频放大器来的标准调幅信号ua(t)加在L1C1回路两端。经检波后在负载RLC上产生随ua(t)的包络而变化的电压u(t)，其波形如图2所示。这种检波器的输出u(t)与输入信号ua(t)的峰值成正比,所以又称峰值检波器。 1.2.2包络检波器波形 包络检波器的工作原理可用图2的波形来说明。在t1 院 系： 机械工程学院 名 称： 模拟电子技术基础课程设计 题 目： 峰值检测电路 班 级： 测控技术与仪器091201 学 号： 学生姓名： ··· 指导教师： ··· 设计周数： 一 周 日期：2011年12月28日 设计报告 前言 现代生活有哪些离得开电子技术？几乎没有。电子技术在不断完善我们的生活，服务于我们，所以掌握电子技术具有很大的好处。经过一学期的模拟电子技术的学习，我们已掌握了它的基础。理论服务于实践，我们有必要通过一定的模拟电子实习来证明自己的收获。本设计为峰值检测电路，组成部分为波形输入部分，峰值检测部分和峰值显示输出部分。设计的目的就是检测输入波形的最大值。设计原理也简单易懂，但对于最初的要求已经达到，且误差较小。设计匆忙，定有不足，希望老师不吝赐教。 设计者 2011年12月28日 目录 一、设计内容 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2设计要求 (5) 1.3设计方框图 (6) 二、理论分析 (6) 三、电压峰值检测电路 (7) 3.1 峰值检测的概念 (7) 3.2峰值检测原理 (8) 四、理论计算 (10) 五、仿真结果及分析 (11) 5.1 仿真过程 (11) 5.2调试与故障检测 (13) 六、设计总结 (13) 七、心得体会 (13) 八、参考文献 (14) 九、总的电路图 (15) 十、元器件清单 (16) 一、设计内容 1.1设计目的 1. 使学生在学完了《模拟电子技术》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。 2. 熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，了解峰值运算电路的组成及工作原理。 3. 培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字时钟系统的能力。 4. 培养书写综合设计实验报告的能力 1.2设计要求 设计一个峰值运算电路，使其能够将输入信号的峰值显示出来。 峰值检测电路（二） https://www.doczj.com/doc/634477777.html,/meijiangmiantk/blog/item/7c6b84debd949d1a4954 0397.html 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)。 电压有效值测量电路设计 一、实验目的： 要求采用通用运放LM324和建波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量。 二、技术指标： 1、输入信号电压范围：0～100mV。 2、上限频率：5KHz。 3、电压显示：万用表直流档。 4、电源电压：±12V范围内可任选。 三 三、设计要求 1、熟悉电路的工作原理。 2、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。 3、画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化）。 4、计算机仿真。 四、实验要求： 1、根据技术指标确定测试项目、测试方法和步骤。 2、确定实验所用仪器。 3、作出记录数据的表格。 4、完成实验。 五、实验仪器： 1、信号发生器 2、示波器 3、万用表 4、电压表 5、电压源 6、LM324芯片、面包板、电阻、电容、二极管、导线等 六、实验原理： 1、半波整流电路 下图为精密半波整流电路，它属于反相型运放电路。当输入电压为正极性时，运放输出为负极性时，运放输出U o1 为负极性，二极管D2导通、D1截止，输出 电压U O 为零。当输入电压U I 为负极性时，U o1 为正极性，此时D1导通、D2截止， 电路处于反相比例运算状态，输出电压U O =-U I R f /R i 半波整流电路 波形图 2、电容滤波电路 交流电经过整流后得到的是脉动直流，滤波电路可以大大降低这种交流波纹成分，让整流后的波形变得比较平滑。 电容滤波电路 滤波后波形图 仿真实验原理电路图 仿真直流电压表示数 七、计算元器件参数： 通过整流滤波电路得到电压的峰峰值等于2倍电压有效值，通过放大器计算公式： U O =-U I R f /R i 可知，R f /R i 应取2/2,在仿真中R f 取为1.414kΩ，R i 取2 kΩ。 八、实验步骤： 1、在面包板上按电路图将电路连接起来，由于缺少合适的元器件，所以R f 在实际中用用一滑动变阻器调节出1.414 kΩ电阻代替。 2、将电压表直接与信号发生器连接，万用表直流档接输出电压，调节信号发生器不同频率和电压值观察万用表示数是否与电压表示数对应，记录数据。 3、放大器接电源时11号管脚接负极，4管脚接电压源正极，3管脚接地，1管脚接输出，2管脚接输入。 LM324芯片管脚图 九、实际测量数据表格： 当信号发生器频率为500Hz时， 院系：机械工程学院__________ 名称：模拟电子技术基础课程设计 题目峰值检测电路__________ 班级：测控技术与仪器091201 学号： _________________________________ 学生姓名： ___________?________________ 指导教师： ___________?________________ 设计周数：一周 日期：2011年12月28日 、八— 前言 现代生活有哪些离得开电子技术？几乎没有。电子技术在不断完善我们的生活，服务于我们，所以掌握电子技术具有很大的好处。经过一学期的模拟电子技术的学习，我们已掌握了它的基础。理论服务于实践，我们有必要通过一定的模拟电子实习来证明自己的收获。本设计为峰值检测电路，组成部分为波形输入部分，峰值检测部分和峰值显示输出部分。设计的目的就是检测输入波形的最大值。设计原理也简单易懂，但对于最初的要求已经达到，且误差较小。设计匆忙，定有不足，希望老师不吝赐教。 设计者 年12 月28 日 2011 目录 一、设计内容 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2设计要求 (5) 1.3设计方框图 (6) 二、理论分析 (6) 三、电压峰值检测电路 (7) 3.1峰值检测的概念(7) 3.2峰值检测原理( 8) 四、理论计算( 10) 五、仿真结果及分析(11) 5.1仿真过程 ( 11 ) 5.2调试与故障检测(13) 六、设计总结( 13) 七、心得体会(13) 八、参考文献 (14) 九、总的电路图 (15) 十、元器件清单 (16) 一、设计内容 1.1 设计目的 1.使学生在学完了《模拟电子技术》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。 2.熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，了解峰值运算电路的组成及工作原理。 3.培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字时钟系统的能力。 4.培养书写综合设计实验报告的能力 1.2 设计要求 设计一个峰值运算电路，使其能够将输入信号的峰值显示出来 1.3设计方框图峰值检测电路
峰值检测电路分析
电压有效值测量电路设计
峰值检测电路
相关主题
文本预览