基于运算放大器的峰值检测电路.pdf-资料库

燕山大学课程设计说明书题目：基于运算放大器的峰值检测电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 07 级精仪 2 班 _ 学号： 070103020127 学生姓名：魏黎明指导教师：温江涛教师职称：讲师

燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系学号 070103020127 学生姓名魏黎明专业（班级） 07 精仪 2 班设计题目基于运算放大器的峰值检测电路设计设计技术参数设计要求工作量工作计划参考资料输入信号是由 10-100Hz 的正弦波和三角波叠加而成。测量电路每隔 0.2 秒采集一次输入信号的峰值。 1：完成题目的理论设计模型； 2：完成电路的 multisim 仿真； 1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数及仿真结果）； 2：提交一份电路原理图；第一周周一到周二，查阅资料；第一周周三到周五，理论设计；第二周周一到周三，计算机仿真；第二周周四到周五，撰写设计说明书并答辩； 1：基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计； 2：模拟电子技术； 3：数字电子技术； 4：电路理论指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2010 年 6 月 27 日

燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩：年月日指导教师：答辩小组评语：成绩：课程设计总成绩：答辩小组成员签字：组长：年月日年月日

基于运算放大器的峰值检测电路设计目录第一章摘要 ............................................................ 5 第二章引言 ............................................................ 5 第三章基本原理 ........................................................ 6 3.1 理论分析 ..................................................................................... 6 3.2 电路功能分析 ................................................................................. 6 第四章电路模块选取及参数计算 .......................................... 7 4.1 模块选取及测量电路设计........................................................................ 7 4.2 参数选取及计算................................................................................ 9 4.3 设计电路器件选取............................................................................. 10 第五章电路性能测试 ................................................... 10 5.1 输出波形multisim仿真......................................................................... 10 5.2 对于微小输入幅值的分析 ....................................................................... 11 第六章误差分析 ....................................................... 12 第七章结论 ........................................................... 13 心得体会 .............................................................. 14 参考文献 .............................................................. 15

燕山大学课程设计说明书第一章摘要本文介绍一种基于运算放大器的的峰值检测电路设计，简要地介绍了峰值检测电路的工作原理与设计方案，并详细地介绍了该检测电路的参数设计和制作过程，通过 multisim 仿真与测试，记录和分析了该峰值检测电路的工作特性，论证了该电路的可行性。该峰值检测电路结构简单，性能稳定，易于实现，在工业仪表控制的采样电路中具有很高工程实际应用价值。第二章引言峰值检测器可用在工业仪表的采样电路中。采样得到信号的峰值大多时候只是一瞬间产生由又消失，于是需要峰值保持器来保持峰值，以便于信号处理系统进行采样、分析和处理。峰值保持模块选用电容器，因为电容器对电荷有保持作用，采用定时开关对电容进行定时放电，能够实现峰值检测器的周期采样。用运算放大器搭接成电压跟随器，就能很好的记录采集电容上保持的电压，这是本设计电路的关键模块。峰值检测电路是将某一时间段内信号的最值反映出来，遇到信号峰值就跟随，若没有更大的峰值就保持。其工作状态主要包括跟踪、保持和复位，可以广泛应用于信号采集和处理、仪器仪表、医疗、自动控制等众多领域，如用来实现波形的毛刺捕捉、冲击信号峰值检测、轴承振动噪声的峰值检测等。因此峰值检测器有着广泛的市场需求，且随着电子产业和信息产业的不断发展，对信号的采集处理方面的要求愈加突出，它将发挥愈来愈大的作用。共 15 页第页 5

燕山大学课程设计说明书第三章基本原理 3.1 理论分析峰值检测器的作用是提取输入的峰值，并产生输出 v o = v ( I peak ) 。为了实现这个目标，让 v 跟踪 v 直至达到峰值。这个峰值会一直被保持，直至一个新的更大的峰值出 o i 现。此时，电路会用新的峰值更新 v 。峰值检测器可以应用于测试和仪器仪表中。如 o 图 3.1。图 3.1 峰值检测器的时域波形 3.2 电路功能分析由峰值检测器的电路特性，可以确定下面四个模块：（a）用来保持最近峰值的模拟储存器，即电容器，它存储电荷的功能使它充当一个电压存储器， V Q= / C ；（b）当一个新的峰值出现时，用来进一步对电容充电的单向电流开共 15 页第页 6

燕山大学课程设计说明书关，即二极管；（c）当一个新的峰值出现时，使电容电压能够跟踪输入电压的器件，即电压跟随器；（d）能周期的将 ov 重新置零的开关，这里是用 NPN 型 BJT 和电容相并联实现的。第四章电路模块选取及参数计算 4.1 模块选取及测量电路设计在图 4.1 中，四个模块的功能分别是由、、OA 和 555 多谐振荡电路与 C 2 D 2 1 BJT 组成的。OA 的作用是对电容电压进行缓冲，以防止通过 R1 和任何外部负载所引起的 2 放电。OA 选用具有超低偏执电流的 BJT 输入运算放大器，以减少的放电。 2C 2 当二极管被反向偏置时，它会吸收一个漏电流，当温度每上升 10℃，这个电流会增加一倍。图 4.1 的检测电路采用第三个二极管和上拉电阻 R ,以消除二极管漏电 3D 2 流的影响。在跟踪模式期间，、二极管对相当于一个单向开关，但电压降是 2D 3D 原来的两倍。在保持模式期间， R 将的阳极拉起，使它与阴极具有相同的电位。 2 3D 这样就消除了的泄露；只用来保持反相偏置，可以利用类似的技术的使复位 3D 2D 开关漏电流最小。和 D1 1R 是为了防止OA 在检测到峰值后出现饱和。在图 4.1 中， 1 开关是由两个 BJT 来实现的。给它们的基极加上一个正的脉冲会使两个 BJT 导通，共 15 页第页 7

燕山大学课程设计说明书 2C 放电。一旦脉冲结束，两个 BJT 截止；然而，因为 R 将的发射极拉至与集电 1Q 9 极具有相同的电位，的漏电就被消除了；仅用来维持开关电压。这里开关脉 1Q 2Q 冲采用 555 多谐振荡器电路。 R1 10kΩ C1 60pF R2 10kΩ D2 D3 3 D1 1 6 VCC 15V VCC 7 OA1 1 2 V EE -15V VEE 5 6 Vi R3 10kΩ 17 R4 10kΩ XFG2 8 2 V1 Vo 15 VCC 15V VCC 7 OA2 1 2 EEV -15V VEE R9 10kΩ 5 6 4 Q1 7 Q2 C2 1nF R8 400Ω U3 16 8 VCC OUT 3 VCC VCC 15V 5 0 R7 200Ω 4 7 6 2 5 RST DIS THR TRI CON 10 GND 1 GND GND R6 5.76kΩ 12 R5 23.2kΩ 11 D4 14 D5 C3 10uF C4 10nF 0 XSC2 Ext Trig + _ B + _ A + _ 0 XSC1 GND Ext Trig + _ A + _ B + _ GND R10 0Ω 0 图 4.1 峰值检测器电路原理图共 15 页第页 8

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