一种宽带峰值检波电路的制作方法

本发明涉及电路领域，尤其是涉及一种宽带峰值检波电路。

背景技术：

1、峰值检波电路用于捕捉输入交流信号的最大电平。在电路中各器件完全理想的时候，峰值检波电路的输出电平跟随输入信号，直到输出电平与输入信号的峰值一致，并且在输入信号减小的时候，输出电平在数值上仍然保持输入信号的峰值电平大小相同。而在实际电路中，各个器件并不是理想的，电路性能受到元器件的性能限制。

2、传统的峰值检波电路结构如图1所示，u1为比较器、u2为电压跟随器。当输入信号vin为大于0的信号时，二极管d2导通、d1截止，u1输出开始给充电电容充电，直至电容c1两端电压与u1输出相同，即检测出输入信号的峰值，电路输出电平vout大小即为信号峰值；当输入电压变小，即c1两端电压大于u1输出电压，d2截止、d1导通，由于充电电容c1两端电压不能突变，故开始通过电阻r4放电，整个电路输出电压vout开始从减小，直至输入信号vin再次大于u1的反相端电压，开始给电容c1充电，重复上述过程。

3、传统峰值检波电路结构主要的缺陷在于c1的充电速率受到比较器u1的输出电流的限制，若充电速率无法跟上信号变化的速度，会导致峰值检波电路无法检测出信号的最大电平，产生误差；此外，c1与r4组成的放电路径导致峰值检波电路检测出的最大电平无法保持，影响后续的信号处理。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种宽带峰值检波电路，解决传统峰值检波电路中充电电容的充电速度受到比较器输出电流限制的问题，提升峰值检波电路检测信号的能力，同时减小峰值检波电路检测的信号最大电平与输入信号峰值的误差，提高峰值检波电路的检波速度和精度，增加可检测信号的带宽。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种宽带峰值检波电路，包括两级峰值检波电路，其中，第一级峰值检波电路包括依次连接的第一比较电路和第一电压跟随器，第二级峰值检波电路包括依次连接的第二比较电路和第二电压跟随器，外部输入信号与第一比较电路的输入端连接，第一电压跟随器的输出端连接第二比较电路的输入端。

4、所述第一比较电路包括第一比较器、第一电流放大电路和第一充电电容，外部输入信号与第一比较器的同相输入端相连，第一比较器的输出端输出电流通过第一电流放大电路放大后给第一充电电容充电，第一充电电容连接第一电压跟随器的同相输入端，第一比较器的反向输入端通过第一反馈电阻与第一电压跟随器的输出端相连。

5、所述第二比较电路包括第二比较器、第二电流放大电路和第二充电电容，第一电压跟随器的输出与第二比较器的同相输入端相连，第二比较器的输出端输出电流通过第二电流放大电路放大后给第二充电电容充电，第二充电电容连接第二电压跟随器的同相输入端，第二比较器的反向输入端通过第二反馈电阻与第二电压跟随器的输出端相连；第一充电电容的容值小于第二充电电容。

6、所述第一充电电容的容值基于外部输入信号频率和检波误差确定，其中，输入信号频率越高，第一充电电容的容值越小。

7、所述第二充电电容的容值基于检波电路最终信号信号下降的速率和检波误差确定，其中，检波电路最终输出信号下降的速率越慢，第二充电电容的容值越大。

8、所述第一比较器的同相输入端通过分压电阻连接至外部输入信号，反向输入端与第一肖特基二极管的阳极连接，输出端与第一肖特基二极管的阴极连接；第一电流放大电路包括第一npn型三极管，其中，第一npn型三极管的基极与第一比较器输出端相连，发射极与第一充电电容相连，集电极与第一比较器的正电源端相连。

9、所述第一电压跟随器的同相输入端连接第一充电电容的高电压侧，反向输入端与输出端直接连接。

10、所述第二比较器的同相输入端通过分压电阻连接至第一电压跟随器的输出端，反向输入端与第二肖特基二极管的阳极连接，输出端与第二肖特基二极管的阴极连接；第二电流放大电路包括第二npn型三极管，其中，第二npn型三极管的基极与第二比较器输出端相连，发射极与第二充电电容相连，集电极与第二比较器的正电源端相连。

11、所述第二电压跟随器的同相输入端连接到第二充电电容的高电压侧，反向输入端与输出端直接连接。

12、所述第一、第二电压跟随器的正电源端与第一、第二比较器的正电源端、第一电源的正极相连，第一、第二电压跟随器的负电源端与第一、第二比较器的负电源端、第二电源的负极相连，第一电源的负极和第二电源的正极接地。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、(1)本发明的第一级峰值检波电路提升了第一比较器给第一充电电容充电的速度，同时通过减小第一充电电容的容值，使得第一级峰值检波电路能够在输入信号迅速变化时检测出输入信号的最大电平，有效解决了传统峰值检波电路中充电电容的充电速度受到比较器输出电流的限制的问题，使得充电速率跟上信号变化的速度，从而提升峰值检波电路检测信号的能力，同时减小峰值检波电路检测的信号最大电平与输入信号峰值的误差，即提高了峰值检波电路的检波速度和精度，增加了可检测信号的带宽。

15、(2)本发明的第二级峰值检测电路可以极大的提升第一级峰值检波电路输出的最大电平的的保持时间，便于后续对检波后的信号处理和采集。

技术特征：

1.一种宽带峰值检波电路，其特征在于，包括两级峰值检波电路，其中，第一级峰值检波电路包括依次连接的第一比较电路和第一电压跟随器，第二级峰值检波电路包括依次连接的第二比较电路和第二电压跟随器，外部输入信号与第一比较电路的输入端连接，第一电压跟随器的输出端连接第二比较电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第一比较电路包括第一比较器、第一电流放大电路和第一充电电容，外部输入信号与第一比较器的同相输入端相连，第一比较器的输出端输出电流通过第一电流放大电路放大后给第一充电电容充电，第一充电电容连接第一电压跟随器的同相输入端，第一比较器的反向输入端通过第一反馈电阻与第一电压跟随器的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第二比较电路包括第二比较器、第二电流放大电路和第二充电电容，第一电压跟随器的输出与第二比较器的同相输入端相连，第二比较器的输出端输出电流通过第二电流放大电路放大后给第二充电电容充电，第二充电电容连接第二电压跟随器的同相输入端，第二比较器的反向输入端通过第二反馈电阻与第二电压跟随器的输出端相连；第一充电电容的容值小于第二充电电容。

4.根据权利要求2所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第一充电电容的容值基于外部输入信号频率和检波误差确定，其中，输入信号频率越高，第一充电电容的容值越小。

5.根据权利要求3所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第二充电电容的容值基于检波电路最终输出信号下降的速率和检波误差确定，其中，检波电路最终输出信号下降的速率越慢，第二充电电容的容值越大。

6.根据权利要求2所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第一比较器的同相输入端通过分压电阻连接至外部输入信号，反向输入端与第一肖特基二极管的阳极连接，输出端与第一肖特基二极管的阴极连接；第一电流放大电路包括第一npn型三极管，其中，第一npn型三极管的基极与第一比较器输出端相连，发射极与第一充电电容相连，集电极与第一比较器的正电源端相连。

7.根据权利要求2所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第一电压跟随器的同相输入端连接第一充电电容的高电压侧，反向输入端与输出端直接连接。

8.根据权利要求3所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第二比较器的同相输入端通过分压电阻连接至第一电压跟随器的输出端，反向输入端与第二肖特基二极管的阳极连接，输出端与第二肖特基二极管的阴极连接；第二电流放大电路包括第二npn型三极管，其中，第二npn型三极管的基极与第二比较器输出端相连，发射极与第二充电电容相连，集电极与第二比较器的正电源端相连。

9.根据权利要求3所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第二电压跟随器的同相输入端连接到第二充电电容的高电压侧，反向输入端与输出端直接连接。

10.根据权利要求3所述的一种宽带峰值检波电路，其特征在于，所述第一、第二电压跟随器的正电源端与第一、第二比较器的正电源端、第一电源的正极相连，第一、第二电压跟随器的负电源端与第一、第二比较器的负电源端、第二电源的负极相连，第一电源的负极和第二电源的正极接地。

技术总结
本发明涉及一种宽带峰值检波电路，包括两级峰值检波电路，其中，第一级峰值检波电路包括依次连接的第一比较电路和第一电压跟随器，第二级峰值检波电路包括依次连接的第二比较电路和第二电压跟随器，外部输入信号与第一比较电路的输入端连接，第一电压跟随器的输出端连接第二比较电路的输入端。与现有技术相比，本发明有效解决了传统峰值检波电路中充电电容的充电速度受到比较器输出电流限制的问题，使得充电速率跟上信号变化的速度，从而提升峰值检波电路检测信号的能力，同时减小了峰值检波电路检测的信号最大电平与输入信号峰值的误差，提高了峰值检波电路的检波速度和精度，增加了可检测信号的带宽。

技术研发人员：周谷亮,徐鹏,黄成军,牛芝雅,丁敏,胡正勇,郭灿新,邵振宇,陈水清,沙征
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15