峰值检测THS4001芯片的电路设计.doc

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1、1.峰值检测电路简介峰值检测电路（PKD，PeakDetector）的作用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，电路输出值会一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。峰值检测电路在AGC（自动增益控制）电路和传感器最值求取电路中广泛应用，一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。2.峰值检测电路原理（正峰值检测）峰值检测器（PKD，PeakDetector）就是要对信号的峰值进行采集并保持。如下图所示。根据这样的要求，我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。虽

2、然这样的电路可以工作，但性能并不是很理想。对1nF的电容器，100ms后达到稳定的峰值，误差达10%。而且，由于没有输入输出的缓冲，在实际应用中，电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗，造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。首先，上述单个二极管与电容器组成的峰值检测器中，二极管的正向导通电压必须较小，一般用锗管，其压降一般为0.2V（若为硅管，压降为0.7V），这样对于检测峰值来说误差就小许多。其次，检波二极管有一个缺点，就是Vi从负电压变成正电压的过程中，为了闭合有二极管的负反馈回路，运放要结束负饱和状态，输出电

3、压要从负饱和电压值一直到（Vi+V二极管）。这个过程需要花费时间，如果在这个过程，输入发生变化，输出就会出现失真。因此，必须在电路中加入防止负饱和的措施，也就是说，输入部分的处理环节要尽量能够跟随输入信号的电压，并提供一个尽可能理想的二极管，同时能够提供有效的输入缓冲。一个经典的电路是通过在输入和输出间增加一个二极管（这有点类似于电压钳位），并且在输入、输出端连接高速运放进行缓冲。最后，在搭建电路时，应尽量将外围元器件以运放为中心紧密围绕，这样可以降低信号的干扰，避免不必要的失真。3.高速峰值检测器在高速的环境下

4、，检波二极管的检波频率会随工作频率的增高而下降，因此，二极管和电容结构的电路就无法适应了，利用FPGA+DAC+高速比较器组成的峰值检测器可以达到很高的速率与精度，对于信号的处理也较方便。电路原理很简单，就是将DAC输出和输入信号作比较，FPGA负责DAC电压输出控制和比较器输出检测。4.实践基于以上峰值检测器的工作原理，实际制作的峰值检测器电路原理图如下。这个电路能实现20MHZ左右的峰值检测，而且仿真输出波形近似直流。原理图中利用了两片THS4001（贴片封装）作为输入、输出缓冲，D2用于钳位，D1用于检波（

5、D1、D2均为1N60型高频检波管，国产2AP型估计也可以），C1保持电压的峰峰值（在高频电路中，其值尽量小），但是以实际效果为准。考虑到性价比，后级跟随可以由速率较低点的运放代替（至少得80MHZ左右）。对于低频信号，上述的峰值检测器可以很容易的实现，而且效果还很好。但其性价比较低，在低频范围内，用下面的原理图搭建比较合适。上述电路仿真时，输入正弦信号Vp-p=5.57V，而输出近似直流V=5.56V，基本上没有什么太大的误差，不过图中元件的参数选择以实际为准。5.测试对于电路图1（用THS4001实现的电路）

6、的实际电路测试数据如下表所示：