峰值检测电路设计论文.doc

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1、.峰值检测指导教师：参赛学生参赛学校及院系：..峰值检测电路设计摘要在生产、科研等各个领域都会用到峰值检测设备。本设计介绍了峰值检测系统的设计原理、软硬件设计方法，系统性能指标调试方法以及multisim的仿真模拟。以STC89C52单片机为核心处理器，主要控制电压的输出，最后在数码管上显示。在峰值检测系统中，通过NE5532P型运算放大器和开关二极管1N60组成采样保持电路。其输出电压经由A/D转换器送至单片机，经过单片机的控制和处理最终输出相应的数字电压，最后采用multisim仿真，与实际测量效果进行对比分析得出结论，实现了峰值的连续检测和保持。关键词：峰值检测；采样/保

2、持电路;A/D转换器；STC89C52;multisim..目录一、系统方案31.1总体方案论证与选择31.2总体设计思路3二、电路与理论分析32.1峰值检测基本原理32．2峰值检测理论分析与计算3三、软件设计与流程图3四、系统调试与误差分析34.1系统调试34.2误差分析3五、总结3六、参考文献3附录1总电路图3附录2源程序3附录3元器件清单3..一、系统方案1.1总体方案论证与选择方案一：基于ICL-7135双积分A/D转换芯片的数字电路设计。用采样/保持峰值电路，通过数据锁存控制电  路锁存峰值的数字量。设计的原理图较为复杂，它由被测信号、采样/保持、采样/保持控制电路、

3、A/D（模数转换）、译码显示、数字锁存控制电路组成。需要用到的主要芯片有LF398采样/保持芯片,555定时器，ICL-7135型A/D转换器，74LS47译码器，8段数码管等。方案二：运用一个运算放大器的模拟电路设计。将运算放大器的正极与信号源连接，运算放大器的输出直接与负极相连，组成一个简单的电压跟随器，在输出端即既能检测信号源的峰值电压。方案三：运用两个运算放大器的模拟电路设计。运用信号源正向上升电压对电容进行充电，当信号源达到峰值的时候充电结束，此时电容两端的电压也就等于信号源的峰值，由于电容电压不能突变，此时可以直接测量电容电压也就检测出信号源的峰值。该电路主要包括模

4、拟峰值存储器,单向电流开关，输入输出缓冲隔离，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）对比三个方案可以看出，方案一采用了大量的芯片，电路较为复杂，相比之下，各芯片成本较高，而且LF398芯片在proteus和multisim等常用电路模拟软件中均无模拟模型，为电路的模拟造成困难。而方案二与方案三，需用用到的都是常见的器件，更容易获得，而且便于模拟，有利于对电路整体性能的把握，便于实现。但是相比方案三，方案二采用电容器储能，并且有输出缓冲，能有效呢抑制电容器放电，运用电容器电压不能发生突变的原理便与测量，因此选择方案三更为合理。1.2总体设计

5、思路根据电路要求，模拟峰值存储器，可以选择合适围的电容器存储电压；单向电流开关（即开关二极管）则选用具有开关快速恢复能力的二极管；输入输出缓冲隔离，即运算放大器；AD转换器则用来实现模拟电压1到数字电压的转换；最后，再利用单片机和数码管控制处理输出相应的数字电压。当信号源正向电压通过运放时，二极管导通，电容器不断充电，输出电压即为电容器上存储的模拟峰值电压，当信号源电压下降时，由于单向电流的开关作用，抑制了电容器放电，可以短时间维持电容器电压，峰值保持不变，此时检测电容器两端的电压即信号源峰值。电路设计框图如图1.1所示：..A/D转换电路采样保持电路信号源STC89C52单片

6、机数码管输出显示图1.1电路设计框图二、电路与理论分析 2.1峰值检测基本原理 峰值检测电路（PKD，Peak Detector）的作用就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，电路输出值需一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位，其效果原理如图2.1所示： 图2.1 峰值检测基本效果原理峰值检测的基本原理很简单，通过一个电压跟随器，正相输入信号，输出直接接反相，这样输出值与输入值相等。若在输出与波形检测部分并接一电容，当波形值增加时，显示部分能指示出这一增加过程，同时电容也在充电，电容的电压不断增加。当波形的峰值下降时，由于电容已充

7、电，这是波形显示部分显示的是电容记录的最大值。为了防止电容电压下降，在电容与电压跟随器之间加一二极管。由于二极管的的单向导通性，二极管的电压不会“流失”，这样就能保证显示部分记录的就是输入波形的最大值。即“遇增增，遇减不变”..图2.2峰值检测电路原理图2．2峰值检测理论分析与计算如电路图所示，由于二极管的单向导电性，应该选择具有更快开源速度的二极管，本系统选用了1N6000B；对运放的频带宽度为了满足要求，选用了高性能低噪声的NE5532P；对时间常数τ（τ=R3.C1）τ越小，在低频阶段