峰值检测系统地设计

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1、实用文档南通大学电工电子实验中心电子系统综合设计实验报告课题名称：峰值检测系统的设计姓名：沈益学号：0812002017指导教师：陈娟实验时间：2011年1月3日至14日文案大全实用文档峰值检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成。其关键任务是检测峰值并使之保持稳定，且用数字显示峰值。一、设计目的1、掌握峰值检测系统的原理；2、掌握峰值检测系统的设计方法；3、掌握峰值检测系统的性能指标和调试方法。二、设计任务及要求1、任务：设计一个峰值检测系统；2、要求：（1）传感器输出0~5mV，对应承受力0~2000k

2、g；（2）测量值要用数字显示，显示范围是0~1999；（3）测量的峰值的电压要稳定。三、设计原理1、设计总体方案据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示：图1峰值检测系统原理框图2、各部分功能传感器：将被测信号量转换成电量；文案大全实用文档放大器：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：对模数转换

3、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：本文不予考虑；2、放大器：由于输出信号为0~5mV，1mV对应400kg，因此选用电压增益为400的差动放大电路（该电路精度高），如图2所示。图2差动放大电路根据公式，分配第一级放大器放大倍数为，分配第二级放大器放大倍数为，则选取电阻值分别为，，，文案大全实用文档，四只电阻均选1/8W金属膜电阻，三个放大器可选具有高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以及短路保护等特点的741型运算放大器。3、采样/保持：选用LF398采样保持集成电路芯片，电路如图3所示。图3采样/保持电路LF398的8

4、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。采样时输入信号使采样保持电容迅速充电到。其中可选用电阻大、漏电小的聚苯乙烯电容，可取。4、采样/保持控制电路：该电路选用比较电路，如图4所示。图4采样/保持控制电路比较电路将LF398的输入端电压与输出端电压相比较，产生一个控制信号，用控制LF398的逻辑控制脚，此外文案大全实用文档还用来控制数字锁存控制电路。当时，比较器输出为高电平，使LF398采样；当时，比较器输出为低电平，使LF398保持。图中选用741型运算放大器，二极管选用普通硅二极管2CK11。CH5、数字显示表头电路：该电路由A/

5、D转换和译码显示电路组成，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，元件选择如下：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CD4511、基准电源MC1403和四个共阴极数码管。6、数字锁存控制电路：数字锁存控制电路时保证A/D转换的峰值数字被锁存在文案大全实用文档位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MC14433两个管脚的功能，其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功能为：当

6、DU为高电平时，A/D转换结果被送入输出锁存器内；当DU为低电平时，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转换结果都被输出，而峰值检测电路只允许峰值结果输出，小于峰值不输出。所以电路必须设置在峰值时，EOC的输出才能控制DU。考虑位A/D转换器转换周期为1/3s，当峰值信号来到时，应允许EOC的输出在1/3s内控制DU端。由于采样/保持电路能在A/D转换周期内保持峰值的模拟量，所以在A/D转换周期间峰值数据不会受影响。经过前面的分析，确定数字锁存控制电路如图6

7、所示。图6数字锁存控制电路该电路由单稳态延时电路、或门GA和与门GB，图中输入信号来自比较器的输出，表示峰值采样，表示峰值保持，电路工作情况如下：（1）当时，或门GA输出1，允许通过与门GB，若是高电平，则也是高电平。文案大全实用文档可以控制DU端，峰值数据被锁存在A/D转换器的输出锁存器中。（2）当由高电平变成低电平时，单稳态触发器的3端是下降沿触发的脉冲展宽延时电路的输入端，在输入脉冲作用下，在1/3s内仍然保持高电平。在1/3s内使或门GA输出1，此间EOC的输出电平能通过与门GB，是高电平时，也是高电平，又