峰值检测系统设计

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1、峰值检测系统的设计摘要:在科研、生产各个领域都会用到峰值检测设备，本设计的任务是设计一个峰值检测系统，由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D(模数转换)、译码显示、数字锁存控制电路组成。关键词:峰值检测;放大器;采样/保持;数字锁存；A/D;译码显示一、概述在科学实验、工业检测等领域经常遇到需对信号的峰值进行检测的情况，例如:金属材料承受的最大压力和拉力;振动物体振动时受到的最大策动力等，本文通过理论分析，设计一个峰值检测系统，其关键任务是检测峰值并保持稳定，并对系统电路进行了研究。二、工作原理说

2、明据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示:传感器放大器采样/保持采样/保持控制电路数字锁存控制电路A/D转换译码显示数字显示表表头图1峰值检测系统原理框图传感器：把被测信号量转换成电压量。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，小于原峰值时，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

3、：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：把被测信号量转换成电压量（本文不做设计）。2、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。由于输入信号为0~5mv，1mv等于400kg，因而选用电压增益Au=400的放大器电路。如图2所示，采用差动放大电路（此种电路精度高），因为放大器A1和A2的失调电压量值和方向相同，可以互相抵消。第10页峰值检测系统的设计Vo1+++ViR4R4R3R3R2R2R1U1U2A3A1A2图2差动放大电路根据公式分配

4、第一级放大器放大倍数为=8，分配第二级放大倍数为，则选取电阻值分别为R1=1.6K，R2=5.6K，R3=2K，R4=100K，R1—R4均选1/8W金属模电阻。放大器A1—A3可选用具有很高的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和短路保护等特点的uA741型运算放大器。3、采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值。其核心器件选用LF398采样保持集成电路蕊片，具体电路如图3所示。LF398的8脚是采样/保持控制脚，当该脚输入高电平时LF398进行采样，输入低电平时保持。采样时输入信号使

5、采样保持电容Ch迅速充电到Vi。其中Ch可选用电阻大、漏电小的聚苯乙烯电容，取Ch=0.1uF。4、采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值。具体电路可选用比较电路，如图4所示。比较电路将LF398的输入端电压与输出端电压相比较，产生一个控制信号Vk，用Vk控制LF398的逻辑控制脚，此外Vk还用来控制数字锁存控制电路。当Vi〉VO2时，比较器输出Vk为高电平，使LF398采样。当Vi〈VO2时，比较器输出Vk为低电平，使LF398保持。图4中比较器A

6、4选用运算放大器uA741，二极管选用普通硅二极管2CK11。第10页峰值检测系统的设计Vo25V-V+66748310.1uFCH逻辑输入Vi模拟输入LF3982CK11D4723VkV-V+Vo2ViA4图3采样/保持电路图4采样/保持控制电路5、数字显示表头电路：由A/D转换（将模拟量转换成数字量）和译码显示（完成峰值数字量的译码显示）组成，如图5所示。图5数字显示表头电路该电路可采用位数字电压表，选择期间如下：位A/D转换器MC14433、七路达林顿驱动器MC1413、BCD到七段锁存—译码—驱动器CD45

7、11、能隙基准电源MC1403和四个共阴极LED发光数码管。注意数字表头电路中MC14433的EOC和DU端不是直接相连，而是通过数字锁存控制电路连接。该表的最大显示数为1999，以1.999V代表1.999Kg。6、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。数字锁存控制电路是保证A/D换的峰值数字被锁存在位A/D的输出锁存器里，且当被测信号不在量程内时，超量程或欠量程信号将控制小于峰值的数字量不能锁存。为完成峰值锁存必须掌握A/D转换器的两个管脚的功能，第10页峰值检测系统的设计其

8、中一个管脚是数字显示更新输入　控制端DU，另一个管脚是转换周期结束标志输出端EOC。DU的功能是：当DU为高电平时（即为1时），A/D转换结果被送入输出锁存器里；当DU为低电平时（即为0时），A/D转换器仍输出锁存器中原来的结果。EOC的功能是：每一个A/D转换周期结束时，EOC端输出一个正脉冲。通常电路利用EOC端的输出控制DU，则每次A/D转换结果都会被