峰值檢測電路（二）/meijiangmiantk/blog/item/7c6b84debd949d1a49540397.html1．基本的峰值檢測電路本實驗以峰值檢測器為例,說明可利用反饋環(huán)改進(jìn)非線性的方法。峰值檢測器是用來檢測交流電壓峰值的電路,最簡單的峰值檢測器依據(jù)半波整流原理構(gòu)成電路。如實圖4.1所示,交流電源在正半周的一段時間內(nèi),通過二極管對電容充電,使電容上的電壓逐漸趨近于峰值電壓。只要RC足夠大，可以認(rèn)為其輸出的直流電壓數(shù)值上十分接近于交流電壓的峰值。圖4.1簡單峰值檢測電路

這種簡單電路的工作過程是,在交流電壓的每一周期中,可分為電容充電和放電兩個過程。在交流電壓的作用下,在正半周的峰值附近一段時間內(nèi),通過二極管對電容C充電，而在其它時段電容C上的電壓將對電阻R放電。當(dāng)然，當(dāng)外界交流電壓剛接上時，需要經(jīng)歷多個周期,多次充電,才能使輸出電壓接近峰值。但是,困難在于二極管是非線性元(器)件,它的特性曲線如實圖4.2所示。當(dāng)交流電壓較小時，檢測得的直流電壓往往偏離其峰值較多。

圖4.2二極管特性曲線這里的泄放電阻R，是指與C并聯(lián)的電阻、下一級的輸入電阻、二極管的反向漏電阻、以及電容及電路板的漏電等效電阻。不難想到,放電是不能完全避免的。同時,適當(dāng)?shù)姆烹娨彩潜匾摹Ｌ貏e是當(dāng)輸入電壓變小時,通過放電才能使輸出電壓再次對應(yīng)于輸入電壓的峰值。實際上,檢測器的輸出電壓大小與峰值電壓的差別與泄放電流有關(guān)。僅當(dāng)泄放電流可不計時,輸出電壓才可認(rèn)為是輸入電壓的峰值。用于檢測儀器中的峰值檢測器要求有較高的精度。檢測儀器通常R值很大，且允許當(dāng)輸入交流電壓取去后可有較長的時間檢波輸出才恢復(fù)到零?？梢杂幂^小的電容，從而使峰值電壓建立的時間較短。本實驗的目的,在于研究如何用運算放大器改進(jìn)峰值檢測器,進(jìn)一步了解運算放大器之應(yīng)用。2．峰值檢測電路的改進(jìn)

為了避免次級輸入電阻的影響,可在檢測器的輸出端加一級跟隨器(高輸入阻抗)作為隔離級(實圖4.3)。狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要經(jīng)歷一段時間才能完成。這種效應(yīng)限制了輸入信號頻率,亦即限制了檢測速度。

為了改善電路的速度,用非線性元(器)件D3,將比較放大器組成非線性反饋的放大器(實圖4.6a)。在Vi>Vo時，Vo2高于Vo,D3處于反偏置狀態(tài)(不導(dǎo)通)，A2仍可視為無反饋的高增益電路;在Vi<Vo時，Vo2低于Vo,D3處于正偏置狀態(tài)(導(dǎo)通)呈現(xiàn)為低阻抗,A2可視為有強反饋的低增益放大器。若D3的正向等效電阻為RD3,在rD3<<R3時,只要R3充分大，保持Vo值變化較小，對于輸入信號來說,該電路相當(dāng)于有偏置的跟隨器(實圖4.6b)。含有非線性元件的運放分析含有非線性元件的運放分析圖4.6提高峰值檢測器充電速度的原理圖

若rD3可不計則輸出電壓為：Vo2≌Vi-Vo因為此時運放是一個帶偏置的電壓跟隨器-VD3(4.2)因為此時運放是一個帶偏置的電壓跟隨器

Vo2的最低值為Vo2min

≌-2VP-VD3

(4.3)

式中Vp是輸入電壓Vi的峰值。在設(shè)計電路時,若使Vi的最大峰值小于A2的負(fù)向擺幅之半，則A2就可以保持在線性區(qū)工作。當(dāng)然，D3的反向電阻應(yīng)盡可能大，以保證Vo2為正值時不致通過D3泄漏至Vo。

綜上所述,較完善的峰值檢測器電路如實圖4.7所示。

圖4.7峰值檢測器改進(jìn)電路（四）

參數(shù)選擇：

按照上面的分析,R3應(yīng)滿足：RD3>>R3>>rD3(4.4)RD3是D3的反向等效電阻。因rD3常在100W量級,RD3常在1000kW量級或更大,故R3可選為10kW量級。整個電路，A2是輸入緩沖，其輸入端包含A1的輸