測控電路設(shè)計(編輯修改稿)
2025-03-12 13:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第 3 頁 第二章 基本原理 圖 1 原理框圖 波形引入 波形引入部分較為簡單 ， 在電路的開始加入一個波形發(fā)生器即可 。 注意波形發(fā)生器的引入方法。最好加入一個能產(chǎn)生不規(guī)則波形的波形發(fā)生器 ， 這樣檢測到的峰值就是不斷變換的 。 若引入的時正弦波 ， 則檢測顯示的結(jié)果就是一條直線。 本設(shè)計引入兩個 10Hz 100Hz的正弦波和三角波疊加 輸入 。 峰值檢測 （ 1）、 峰值檢測 概念 峰值檢測電路在 AGC 自動增益控制電路和傳感器最值求取電路中廣泛應(yīng)用 ， 平時一般作為程控增益放大器倍數(shù)選擇的判斷依據(jù)。峰值檢測電路 PKD Peak Detector用是對輸入信號的峰值進(jìn)行提取 ， 產(chǎn)生輸出 Vo = Vpeak， 為了實現(xiàn)這樣的目標(biāo)電路輸出值會一直保持 ， 直到一個新的更大的峰值出現(xiàn)或電路復(fù)位。就是要對信號的峰值進(jìn)行采集并保持。 圖 2 峰值檢測電路時域波形 波形輸入 峰值檢測 輸出顯示 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 第 4 頁 （ 2）、 峰值檢測的基本原理 峰值檢測的基本原理很簡單 ， 通過一個簡單 的電壓跟隨器正相輸入信號 ， 輸出直接接反相 ， 這樣輸出的值就是輸入值。若在輸出與波形檢測部分并接一電容 ， 當(dāng)波形值增加時 ， 顯示部分能指示出這一增加過程 ， 同時電容也在充電 ， 電容的電壓不斷增加。當(dāng)波形的峰值下降時 ， 由于電容已充電 ， 這是波形顯示部分顯示的是電容記錄的最大值為了防止電容電壓下降 ， 在電容與電壓跟隨器之間加一二極管。由于二極管的的單向?qū)ㄐ?， 二極管的電壓不會“流失”這樣就能保證顯示部分記錄的就是輸入波形的最大值。即“遇增增 ， 遇減不變” 。 電路功能分析 由峰值檢測器的電路特性，并根據(jù)參考文獻(xiàn)一關(guān)于峰值檢 測器的內(nèi)容，可以確定下面四個功能模塊： （ 1）、 用來保持最近峰值的模擬儲存器 ， 即電容器 ， 它存儲電荷的功能 使它充當(dāng)一個電壓存儲器 ， V = Q / C ； （ 2）、 當(dāng)一個新 的 峰值出現(xiàn) 時 ，用來進(jìn) 一 步對電容 充 電的單向 電 流 開 關(guān)，即二極管； （ 3）、 當(dāng)一個新的峰值出現(xiàn)時，使電容電壓能夠跟蹤輸入電壓的器件， 即電壓跟隨器； （ 4）、 能周期的將 vo 重新置零的開關(guān) ， 這里是用兩個 NPN 型 BJT 串聯(lián)起來作為采樣開關(guān) 和采集電壓的電容相并聯(lián)實現(xiàn)的。 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁 第三章 電路設(shè)計和參數(shù)設(shè)計 峰值檢測電路工作過程 電路圖中 四個模塊的功能分別是由 C D OA1 和 555 多諧振蕩電路與雙 BJT 組成的定時開關(guān)實現(xiàn)的。 OA2 的作用是對電容電壓進(jìn)行緩沖，以 防止 通過 R1 和任何外部負(fù)載所引起的放電。OA2 選用具有超低偏執(zhí)電流的 BJT 輸入運算放大器，以減少 C2 的放電。 D1 和 R1 可以 防止 OA1 在檢測到峰值后出現(xiàn)飽和，因此當(dāng)一個新的峰值出現(xiàn)時，可以加快恢復(fù)速度。采用第三個二極管 D3 和上拉電阻 R2，以消除二極管漏電流的影響。 當(dāng)一個新的波峰到達(dá)時， OA1 的輸出 V1 為正， D1 截， D2 導(dǎo)通， OA1 利用反饋通路D2D3OA2 使它的輸入端之間保持 虛短路。由于沒有電流流過 R1，就會使 VO跟蹤 Vi 。在此期間， D D3 二極管對相當(dāng)于一個單向開關(guān)，壓降為兩個 PN 結(jié)的壓降和。 OA1流出的電流經(jīng)過 D2 對 C2充電。 OA1 的輸出比 Vo 高了兩個二極管的壓降，即 V1=VO+VD2。 在經(jīng)歷了峰值之后，進(jìn)入保持模式， R2 將 D3 的陽極拉起，使它與陰極具有相同的電位。這樣就消除了 D3 的泄露；只用 D2 來保持反相偏置，可以利用類似的技術(shù)的使復(fù)位開關(guān)漏電流最小。 D1 和 R1 是為了防止 OA1 在檢測到峰值后出現(xiàn)飽和。 復(fù)位開關(guān)是由兩個 BJT 來實現(xiàn)的。給它們的基極加上一個正的脈沖會使 兩個 BJT 導(dǎo)通， C2 放電。一旦脈沖結(jié)束，兩個 BJT 截止；然而，因為 R9 將 Q1 的發(fā)射極拉至與集電極具有相同的電位， Q1 的漏電就被消除了；僅用 Q2 來維持開關(guān)電壓。這里開關(guān)脈沖采用 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器電路，產(chǎn)生周期為 的脈沖，使峰值檢測電路復(fù)位。 檢測電路 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書
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