一種可跟蹤峰值的檢測電路的製作方法

2023-10-22 22:23:47 2

本發明涉及檢測電路，尤其涉及一種峰值檢測電路。

背景技術：

峰值檢測電路在峰值電壓檢測、波形的毛刺捕捉、衝激信號峰值檢測、軸承振動噪聲的峰值檢測、AGC(自動增益控制)電路和傳感器最大值求取等電路中都有廣泛的應用。隨著國內半導體工藝以及集成電路設計技術的不斷成熟與發展，峰值檢測專用集成電路( 峰值檢測 ASIC) 已經作為檢測射探測器前端讀出晶片中一個獨立的設計模塊來研究，成為國內外相關領域的一個熱點課題。當前峰值檢測電路主要存在峰值檢測精度不高、採樣頻率過低、抗幹擾能力差、電容積分非線性大使信號失真、且系統調試困難等缺陷。

目前峰值保持電路作為檢測電路的重要線路單元。從60年代至今, 峰值保持電路的前級 (探測器及前置放大器)和後級( A /D轉換器等)發展極為迅速, 而作為橋梁的峰值保持電路卻發展得相對較慢,使其成為制約整個系統性能提高的瓶頸。傳統的峰值保持電路是電壓型的, 電路的原理簡單, 但積分非線性大, 動態範圍小(小信號幅度響應差, 一般信號幅度要求大於200mV ) ,通頻帶也小 ,在處理快信號時性能不太令人滿意。在80年代 ,出現了跨導型峰值保持器, 其性能優於電壓型的。並不斷發展出適合於不同需要的跨導型峰值保持器器。跨導型的峰值保持電路雖然在性能上優於電壓型的, 但在電路設計上也存在困難。由於使用跨導放大器 ,在迴路增益中有一項積分因子與電容C有關, 為了提高電路的線性性能, 需要儘可能大的C, 而加大C會減小電路的通頻帶和擺率。同時 ,為了得到大的動態範圍和良好的小信號幅度響應性能 ,大多數系統要求電路的增益為1, 而小的C會使電路在增益為1時不穩定, 所以較難設計出既有較大的通頻帶和擺率, 又有較好的線性性能且增益為1的電路。所以至今尚無性能理想的通用電路。

技術實現要素：

本發明的發明目的在於克服現有峰值檢測電路主要存在峰值檢測精度不高、採樣頻率過低、抗幹擾能力差、電容積分非線性大使信號失真、且系統調試困難等缺陷，提供一種可適應較寬頻率範圍的、不容易失真的系統調試容易的、檢測精度高的可跟蹤峰值的檢測路。

本發明是這樣實現的，包括運算放大器構成的電壓比較器、時鐘、與門、遞增計數器、D/A轉換器，電壓比較器的同相端與被檢測信號端相連，電壓比較器的輸出端與與門的其中一輸入端相連，時鐘與與門的另一輸入端相連，與門的輸出端與遞增計數器的計時時鐘輸入端相連，遞增計數器的數字輸出與D/A轉換器數字輸入相連，D/A轉換器的輸出經電阻ΔR與電壓比較器的反相端相連，電阻R並接在電壓比較器的輸出端和反相端兩點上，同時D/A轉換器的輸出為跟蹤峰值檢測電路的跟蹤檢測的峰值。

初始狀態下，遞增計數器被復位，計數器輸出為零，D/A轉換器輸出VOUT=0V，此時被測電信號VIN≤0V時，運算放大器構成的電壓比較器輸出為零即低電平，與門被鎖定時鐘信號不能被加到計數器上，計數器輸出保持為零狀態，即D/A轉換器輸出保持VOUT=0V。

工作狀態下，被測電信號VIN>0V時，電壓比較器翻轉輸出為高電平，此時與門被打開，時鐘加到計數器上，計數器開始計數，D/A轉換器轉換計數器的輸入為相應電壓，D/A轉換器輸出VOUT跟蹤VIN的變化，直到VIN到達其一個峰值VP1，此時VOUT=VIN=VP1，電壓比較器輸出為零即低電平，與門被鎖定時鐘信號不能被加到計數器上，計數器輸出保持不變，即D/A轉換器輸出保持VOUT==VIN=VP1。如果VIN≤VP1則VOUT=VP1保持不變，如果VIN繼續變大，電壓比較器又翻轉輸出為高電平，此時與門被打開，時鐘加到計數器上，計數器開始計數，D/A轉換器轉換計數器的輸入為相應電壓，D/A轉換器輸出VOUT繼續跟蹤VIN的變化，直到VIN到達其下一個峰值VP2，如此不繼跟蹤。

抗幹擾，為了提高測量精度防止疊加在VIN上小的幹擾信號造成誤觸發，電路利用電阻ΔR、電阻R和構成電壓比較器的運算放大器，設計了遲滯電路，即D/A轉換器的輸出通過電阻ΔR與電壓比較器的反相端相連通，在電壓比較器的反相端與輸出端之間連接電阻R。設VPN是VIN現在的峰值，VP(N+1)是VIN的下一個峰值，則VIN≥VPN+ΔV電壓比較器翻轉，去跟蹤VP(N+1)，而不是VIN≥VPN時電壓比較器翻轉去跟蹤VP(N+1)，也就是說VIN上小的幹擾信號小於ΔV時，電路不會翻轉進行跟蹤測量，這裡。

本發明與已有技術相比，由於採用運算放大電路、D/A轉換及數字電路技術，避免了傳統方案中電容器C的使用。因此，本發明具有電路簡單可靠，適合高低頻被測信信號，抗幹擾能力強，峰值檢測電電壓動態範圍大，最小可測μV量級的電壓，數字兼容性強，適用於TTL、COMS等主要邏輯電路、動態能量損耗小的優點。

附圖說明

圖1為本發明的電路圖。

具體實施方式：

現結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述：

如圖所示，本發明包括運算放大器構成的電壓比較器、時鐘、與門、遞增計數器、D/A轉換器，電壓比較器的同相端與被檢測信號端相連，電壓比較器的輸出端與與門的其中一輸入端相連，時鐘與與門的另一輸入端相連，與門的輸出端與遞增計數器的計時時鐘輸入端相連，遞增計數器的數字輸出與D/A轉換器數字輸入相連，D/A轉換器的輸出經電阻ΔR與電壓比較器的反相端相連，電阻R並接在電壓比較器的輸出端和反相端兩點上，同時D/A轉換器的輸出為跟蹤峰值檢測電路的跟蹤檢測的峰值。

設置有遲滯電路，即D/A轉換器的輸出通過電阻ΔR與電壓比較器的反相端相連通，在電壓比較器的反相端與輸出端之間並接電阻R。

D/A轉換器位數的選擇，這取決於測量精度要求，D/A轉換器位數位數越高，峰值測量就越高，這裡可以取八位、十位、十二位、十六位的D/A轉換器；依據選定的D/A轉換器位數確定計數器的位數。

⒈依據精度的要求選擇八位、十位、十二位、十六位的D/A轉換器；

⒉依據選定的D/A轉換器位數確定計數器的位數；

⒊依據ΔV確定電阻ΔR和R的的大小，且其精度在千分之一以上；

⒋依原理圖連接電路並總調。