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从简单的峰值检波器到精密峰值检波器

在介绍555定时器的时候简单地介绍了一下电容的充放电路,常用电路设计中的峰值检波电路也是靠着电容的储能原理来实现的。
峰值检测器(PKD,Peak Detector)顾名思义就是要对信号的峰值进行采集并保持。 欢迎大家加入交流群分享经验: ** 656210280
** ** 简单峰值检波 ** 最简单的峰值检波就是利用二极管的单向导通性和电容的储能原理。

利用二极管的单向导通性,当信号的电压比电容上的电压和二极管的导通压降之和要小的时候,二极管不导通也不向电容充电。
注意这里的电容充电时间较晚,原因是二极管的导通压降。
但是这种电路的电容充电放电时间和二极管的电气参数有关。我们通常会用专用的检波二极管来使用。
但是,显然上述电路的漏洞是非常大的,例如这个峰值检波显然是不能重置的,电容只有充电回路,并没有放电回路。

我们在这个电路上再进行一点 ** 改进 ** 。

我们为电路加上一个放电电阻R1,使得电容的电荷可以通过R1释放。

可以看到电容的电压跟随着电压的波动而发生波动,调节电容值和电阻值可以很好的改善波形,我们将电阻更改为10K。

可以看到信号是近似一条直线。 解决了放电回路的问题又会出现新的问题。

误差的问题:误差主要来自于 二极管的导通压降 以及电容的自然放电等问题。

为了解决二极管的导通压降问题,首先就是可以选择更换二极管,例如利用 肖特基二极管 来选择更小的导通压降。

** 精密峰值检波 **

还有一种方法就是 引入运放

这样子就构成了精密峰值检波

利用运放虚短的性质(运放的正输入端信号等于副输入端信号)使得当电压大于电容电压时可以充电,电压小于二极管电压的时候并不会放电(会通过R1缓慢放电,但是这个放电在高频交流信号中可以忽略)

但是这个时候有一个弊端

当正输入端的电压小于负输入端的电压 (电容电压) 时,运放为了 ** 保持虚短特性,必须有一个放电回路,电容的电压必须下降 **
,但是由于运放虚断的特性( ** 正负输入端的输入阻抗无穷大 **
)所以放电回路只有通过输入端到地(或者负电源)(由于运放一般都是推挽输出,所以输出端可以流进电流也可以流出电流)但是由于 ** 二极管不能反向工作 **
,所以此时电路是没有放电回路的,运放的虚短特性也被打破。

简单的理解就是如果保持虚短,电容到负输入端存在压差,但是理论电阻为0,电流无限大。但是电流不能无限大,所以虚短会被打破。

运放不虚短的话就会陷入饱和状态(峰值检波中会陷入负饱和状态,因为负输入端的电压大于正输入端)导致重新使用运放的话将会有延迟。这种现象被称为
运放的阻塞 ~

( 由于我这里是理想运放所以不会出现啦)

为了避免这种矛盾的现象存在,我们可以在这个电路上更近一步。

可以引入第二个运放,他的作用是为前一个运放提供一个放电回路,当我们上述情况出现时,电流从第二个运放的负输入端流向第一个运放的负输入端,这样子就不会出现虚短被打破的现象了。


可以看到,功能并不受影响,但是会消除掉阻塞

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