可在宽范围输入频率上工作的宽带峰值检测器

2012-08-25 18:20:07来源: 21ic

  本设计实例建立在前人的基础上(参考文献1),实现了一个15MHz至30MHz或更高带宽的精密峰值检测器,具体情况要看应用的最大输入信号电平。本设计实例的关键是一个超高速比较器'); companyAdEvent.show(this,'companyAdDiv',[5,18])" onmouseout="companyAdEvent.out('companyAdDiv')">比较器,它提供本应用所需的高转换速率与低传播延迟。设计中采用的比较器是Analog Devices公司的AD8561,这是7ns的器件(参考文献2)。本峰值检测器精度保持在100Hz~14MHz范围内,输入信号电平峰峰值为100mV~6V。在较高频率下,最大可用输入信号电平下降。电路在大多数输入电平范围的精度为±3%。另外,与3pF电容并联时它有约100kΩ的大输入阻抗,在很多应用的测试时,它不会成为电路的大负载;3pF在15MHz时产生3.5kΩ的阻抗

图1此精密峰值检测器使用超高速比较器实现宽范围输入频率上的高精度检测


  见图1,高输入阻抗缓冲器包含了IC1及其相关元件,为超高速比较器IC3提供交流信号。由于运放IC2A及其相关元件的作用,IC1的中心输出定位于0V DC,IC2A在IC1的第6脚采集DC电平,然后为IC1的第3脚提供一个直流校正电压。这个作用几乎消除了IC1输入偏压和输入偏流的影响。当频率增加到25MHz时,R1、R4和C1提供少量增益提升,然后C5开始滚降增

益。

  输入信号通过电容耦合到输入缓冲,因此为了能正常工作,输入交流信号必须是一个对称波形,如正弦波。不对称波形在通过C2后,其峰值会有一个偏移,这样峰值检测器的输出就不准确。当第2脚的输入高于第3脚的直流电平时,比较器IC3的输出向高摆动。这一行为的结果是通过R17、D4、D5、D6和R23为保持电容C19充电。当C19上的电压高于IC3第2脚的峰值信号电平时,比较器停止其输出端的充电脉冲。在平衡状态,比较器提供正确波幅和宽度的输出脉冲,将C19上的电压大约维持在输入信号峰值电平。高输入阻抗的直流缓冲器IC2B最大限度减少C19在充电脉冲之间的放电

  由R24、R25和C20构成的网络过滤直流输出,并衰减2.1%。这个衰减是必要的,因为输出都会略高于IC1第3脚的实际输入信号峰值电平。由IC2C及其相关元件组成的电路提供一个新颖的特性:当保持电容C19上的电压增加时,IC2C第14脚的电压也上升。然后该电路将此电压提升加在R16上,从而在C19上的电荷增加时,R16和R17结点处的电压摆幅增加。这个动作使驱动D4的脉冲幅度增加。于是,当C19的电荷增加时,维持一个对C19的恒定驱动。

  二极管D1保持IC3的输出电压不超过其供电电压。在上电时,二极管D2使提升的电压不致达到一个大的负电平,因为这可能造成电路死锁。比较器和二极管D3的开关动作防止由于大的正向升压瞬变而导致的死锁。本电路并未表现出不稳定性,也没有这种趋势。最大输入信号为6V峰峰值,这是因为AD8561比较器的输入共模电压规格限制。输入缓冲器的供电电压为±6.5V,以避免使比较器严重过驱的可能性。

  用一只100kΩ电位计替代R4可以提高电路的精度,它用作输出电平的调节,而直流偏置调整可以改善低信号电平下的精度。

  本电路用一台300MHz带宽示波器作性能测量。因此,上表中的数据可能包含一些测量误差。表中的结果只能反映电路的性能,而非精确的数据,它们只是手头现有最好设备的测量结果。

关键字:宽带峰值检测器  输入频率  宽范围

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0825/article_5770.html
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