峰值检测电路分析.doc

峰值检测电路(二)HYPERLINK＂"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。如果允许电路有很长得放电时间,也可以不用外加泄放电阻。这种电路可以有效地隔离次级得影响,且跟随器得输出电压(Vｏ)可视为与电容上得电压相等。电路中得二极管,仅在Vi-Vo>0时才导通,使电容C充电。这时，二极管上得电压为(Ｖi-Ｖo)。为使在(Vi-Vo)很小时也能有足够得充电速度,可将(Vｉ-Vo)经过放大,再作用于二极管。按照这一设想,可在检测器前加一级比较放大器(实图４、４)。图4、４峰值检测器改进电路(二）在分析时常认为运算放大器失偏电压为理想值0V。比较放大器就是开环得差动放大器,它可以有很高得增益，只要Vｉ略大于Vｏ,就可以输出很大得电压驱动D1对电容充电。例如运算放大器得增益为100dB量级,只需Vi比Vo大0、02ｍV,就可以输出２V得正向电压，显然,加速了电容得充电过程,直至使Vo等于Vi得峰值为止因为二极管D1导通之后,第一级运放又构成了电压跟随器。。实际工作中，决定Vo与Vi有差别得一个重要因素,将就是放大器输入端得失调电压。当然,放大器也应有足够得带宽,以适应要求检测得交流电压得频率范围。在Ｖｉ-Vｏ<０时，比较放大器得输出电压接近于负电源电压，使D1上有较大得反向电压,D1就会有一定得反向泄漏电流。为抑制D1得反向电流,应使D1得正极在反向时得电压，只略低于Vo。为此，在比较放大器(A２)与Ｄ1之间增设二极管D２与电阻R2(实图4、５)。图４、５峰值检测器改进电路(三）在Vi>Vo时,A2输出较大得正向电压,使D２与D１导通对电容充电。在Vi<Vo时，A2输出得反向电压使D2关断。这时,D２得负极(D１得正极)通过Ｒ2联于A1得输出端,使R2一端得电压（对地）为Vo。如图所示,流过D2得反向电流通过R２,因而使D2得负极(D1得正极）上与电容上得电压得以保持。通常Ｒ2为数百kＷ得电阻,例如在实图4、５中R２为5６0kW。若D2得反向电流为０、2ｍA,则R2上得电压为0、１１V,即D1上得反向电压为0、１１V。由此可见，D２与R2有效得抑制了Ｄ1得反向电流，其作用相当于增大了检测电路得泄放电阻。还需注意,D2还有极间电容C2,它与Ｒ2组成阻容耦合电路。以上得分析略去了C2得作用,实际上就是假定输入信号得频率满足：W<＜1/(R2C２)(4