峰值检测器电路用于查找快速变化的波形中的峰值幅度。峰值检测器通常用于声音测量应用中,以查找特定区域或特定位置的最大声音水平,这有助于确定该位置的最大响度水平。因此,在许多应用中都使用了峰值检测器电路。对于基本的峰值检测器电路,我们甚至不需要任何复杂的电子组件。一个简单的峰值检测电路可以使用二极管和电容器来构建。
基本峰值检波电路
基本的峰值检测器电路是二极管和电容器的串联连接。在我们的电路中,我们给出了一个从220v至6v降压变压器的正弦波输入。二极管置于正向偏置状态,为了输出,示波器探头连接在二极管和电容器之间。以下是基本峰值检测器电路的示意图。
在信号的正半周中,二极管将被正向偏置,并允许电流通过。同时,电容器开始充电至输入信号的峰值,直到二极管保持正向偏置。
现在,在信号的负半周期中,二极管会反向偏置,这时电容器将保持前半周期的峰值。因此,这称为“峰值检测器”,其输出波形将如下图所示,
实际上,输出是通过连接到电路的某些负载获得的。因此,当输入信号减小时,电容器开始通过负载R L放电。为了保持电荷并降低电容器的放电速度,请选择很高的负载R L。
电路的输出将定义为
V OUT = V IN -V D
其中,V IN是输入信号电压,V D是二极管两端的压降。在这里,在输出波形中,您可以看到由于电路中二极管两端的电压降,峰值向下移动。因此,二极管上的电压降会降低电路效率,接下来为了改善设计,我们将使用运算放大器。
为了检测输入信号的负峰值,请以相反的条件连接二极管。
基于运算放大器的峰值检测器电路
基于运算放大器的峰值检测器电路是基本峰值检测器电路的改进,用于消除二极管两端的压降。每当施加的输入电压信号大于二极管的阈值电压时,二极管就会正向偏置并充当闭合开关。此处,二极管连接在反馈中,因此该电路用作缓冲电路。因此,无论施加到运算放大器正端的任何输入,都将在输出端接收。
所需材料
- 示波器
- LM741-运算放大器IC
- 二极管-1N4007
- 电阻(10k)-3个。
- 电容器(4.7uf)-1个
- 面包板
- 跳线
电路原理图
基于运算放大器的峰值检测器电路的工作
在第一个正半周中,运算放大器输出为HIGH,因此二极管为正向偏置。同时,电容器充电到输入信号的最高峰值。在此,该电路用作电压跟随器缓冲电路。
在第一个负半周期中,运算放大器输出为LOW,因此二极管将反向偏置。因此,在二极管再次正向偏置之前,电容器保持输入信号的峰值。在二极管的这种反向偏置状态下,运算放大器处于开环状态并进入饱和状态,因此电容器开始向R L放电。这就是为什么您会看到信号负周期中斜率减小的原因。
基于运放的峰值检测器电路的输出波形如下: