一种峰值电压检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种峰值电压检测电路，特别是检测精度达到毫伏数量级的小信号峰 值电压检测电路。
【背景技术】
[0002] 在一些工程实践中，传感器输出的脉冲信号宽度较窄，使后续数据采样电路无法 准确采样信号的幅值电压，所以，需要设计脉冲峰值电压检测电路，获取输入信号的峰值电 压，并对该峰值电压进行一段时间的保持。峰值电压检测电路作为一种检测电压信号波形 峰值的基本电路在数据采样方面有广泛应用，可以采用如图1所示电路方式实现。运放0P1 充当跟随器，利用二极管单向导电性对输入信号进行峰值电压检测。当运放0P1的同相端 输入电压大于反相端的电压，运放0P1就输出为高电平，二极管D1导通。此时，运放0P1 相当于一个跟随器，其输出对峰值保持电容C1充电，直到C1上电压等于输入电压；当运放 0P1的同相端输入电压小于反相端的电压，运放0P1输出为低电平，二极管D1截止，峰值保 持电容C1上的电压保持不变。NM0S管Q1为复位开关，当复位信号P为低电平信号时，NM0S 管截止，峰值信号可以被锁存在电容中；当复位信号P为高电平信号时，NM0S管导通，峰值 保持电容C1放电，以便进行下次峰值保持。
[0003] 但此电路在峰值电压检测精度上的影响因素较多：1、二极管D1在正向导通期间， 存在正向导通电压(一般大于200mV))，当输入信号波形的正向峰值小于二极管D1的正向 导通电压时，二极管将截止，此峰值电压检测电路不能工作，所以，此电路不能用于检测小 信号波形的峰值。2、运放0P1的输出电流一般较小，这限制了峰值保持电容C1的容值不能 过大。3、峰值保持电容C1的容值对峰值电压检测精度影响很大，如果峰值保持电容C1容 值过小，二极管D1的反向漏电流，后续数据采样电路电流以及峰值保持电容C1本身的漏电 流等使峰值保持电容C1的电压迅速下降；如果增加峰值保持电容C1容值，能够减小峰值保 持电容C1的电压下降速度，但增加了响应时间。在实践中峰值保持电容C1 一般取20nF左 右，为了增加输出，减小峰值保持电容上保持电压的下降速率，后面再增加一级运放作跟随 器。峰值电压检测电路的一种改进方式如图2所示，把二极管D1放在跟随器的反馈回路之 中，虽然解决了二极管的正向导通问题，但其它问题仍然存在。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种电压幅值可达毫伏数量级 的小信号峰值电压检测电路，该电路没有正向导通电压；可以选择输出电流较小的运放； 可以驱动较大的峰值保持电容，从而可以直接供给后续数据采样电路电流，无需再增加一 级运放作跟随器。
[0005] 为了达到上述目的，本发明的构思是：本发明提出一种电压幅值可达毫伏数量级 的小信号峰值电压检测电路，该电路由一个运放、两个三极管、一个NM0S管，四个电阻和一 个电容组成，且两个三极管封装在一个对管中。在运放、三个电阻和一个三极管组成的比例 放大电路中，利用三极管的"钳位"作用，使运放的输出电压在比例放大输入信号的基础上， 增加一个三极管发射结电压。在另外一个三极管、电容、NMOS管和电阻组成的组成充放电 电路中，利用运放的输出驱动该三极管，通过该三极管的发射极给峰值保持电容充电。NMOS 管为复位开关，接复位脉冲对峰值保持电容进行放电。比例放大电路中增加的三极管发射 结电压补偿充放电电路中三极管的发射结电压，且两个三极管封装在一个对管中，以减少 温度的影响，使峰值保持电容上的电压可以充到输入信号比例放大后的峰值，所以，该电路 没有正向导通电压，可以检测达毫伏数量级的小信号；两个三极管都工作在放大区，采用的 三极管放大倍数非常高，运放的输出电流很小，所以，可以选择输出电流较小的运放；电源 直接通过充放电电路中三极管对峰值保持电容充电，采用的三极管集电极电流较大，所以， 峰值保持电容可以选择较大的容值，这样，峰值保持电容可以直接连接后续数据采样电路 而不必再增加一级运放作跟随器。
[0006] 本发明提出的实现上述方案的基本电路结构如图3所示，Rl，R2,R3, 0P1和T1组 成放大电路。T2,Cl，Ql，R4组成充放电电路。0P1的输出驱动T2给C1充电，Q1在复位脉 冲控制下给C1放电。当0P1的同相输入端输入信号时，即使输入信号的幅值很小，根据运 放的性质，R3与T1的连接点电压VES0P1同相输入V+的比例放大。由于T1发射结的"钳 位"作用，0P1的输出电压1为V為T1发射结电压VBE1的和。因为T2的基极连接在0P1 的输出端，T2导通，电源通过T2对C1充电，直到C1上的电压V。等于0P1的输出电压V@减 去T2发射结电压VBE2。由于T1和T2封装在同一对管中，VBE1和VBE2差别非常小，可以近似 认为相等，也消除了温度的影响。所以，C1上的电压V。充到了同相输入信号V+比例放大后 的峰值。当0P1的同相输入端输入信号减小时，R3与T1的连接点电压VE减小，0P1的输出 电压I减小，使T2发射结反偏而截止，C1的峰值电压保持不变，即C1保持了先前检测到 的输入信号比例放大后的峰值。Q1为复位开关，只有复位脉冲未到来，C1将保持此峰值不 变。在此电路中，利用比例放大电路中增加的T1发射结电压补偿充电电路中T2的发射结 电压，克服了前述电路中因为存在正向导通电压而不能检测小信号的缺陷。T1和T2工作在 放大区，且放大倍数都超过150, 0P1的输出电流很小，所以可以选择输出电流较小的运放。 采用的T1和T2的带宽较宽，一般能够达到200MHz以上，电路的响应速度主要由0P1决定， 同时，电源直接通过T2对电容C1充电，采用的T2集电极电流较大，超过100mA，所以，C1可 以根据需要选择较大的容值，这样，C1可以直接连接后续数据采样电路而不必再增加一级 运放作跟随器。
[0007] 根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案： 一种峰值电压检测电路，包括一个运放0P1、封装在一个对管中两个三极管T1和T2,四 个电阻Rl，R2,R3,R4, 一个电容C1，和一个NM0S管Q1，其特征在于在0P1，Rl，R2,R3和T1 组成的放大电路中，R1 -端接地，一端接0P1的同相输入端，为输入信号提供对地回路；R2 和R3的连接类似于运放的比例电路，R2的一端接地，另一端与R3的一端相连，并接到0P1 的反向输入端，R3的另一端接到T1的发射极；T1的基极接0P1的输出端，集电极接电源； 在T2，C1，Q1和R4组成的充放电电路中，T2的基极接0P1的输出端，集电极接电源，发射极 接Cl;C1的一端接地，另一端接到T2的发射极，输出峰值信号，同时接到Q1的漏极；Q1的 源极接地，栅极通过R4接复位脉冲控制信号；所述0P1的同相输入端输入信号时，利用T1 的"钳位"作用，使0P1的输出电压在比例放大输入信号的基础上，增加一个三极管发射结 电压，以补偿充放电电路中T2的发射结电压，使Cl上的电压可以充到0P1同相输入端输入 信号比例放大后的峰值，而当0P1的同相输入端输入