本發(fā)明涉及信號檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種信號峰值檢測裝置。

背景技術(shù)：

峰值檢測是電子測量、自動化儀表及其它相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域常會遇見的問題，峰值反映信號極為重要的方面。

現(xiàn)有信號峰值檢測電路由簡單的二極管或超級二極管組成，二極管有正向?qū)妷航邓源嬖跈z測誤差，超級二極管存在極性轉(zhuǎn)換時間會出現(xiàn)信號失真，因此，現(xiàn)有的信號峰值檢測電路不能很好的用于不同信號頻率和波形的信號的峰值檢測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種適用范圍廣的信號峰值檢測裝置。

一種信號峰值檢測裝置，包括：信號放大電路、信號極值保持電路、同步信號生成電路和控制器；

所述信號放大電路的輸出端分別連接所述信號極值保持電路的輸入端和所述同步信號生成電路的輸入端；所述信號極值保持電路的輸出端和所述同步信號生成電路的輸出端連接所述控制器的輸入端；

所述信號極值保持電路采集輸入信號中的峰值信號；所述同步信號生成電路產(chǎn)生與所述峰值信號同步的同步信號；所述控制器根據(jù)所述同步信號和所述峰值信號調(diào)整所述信號極值保持電路的采樣參數(shù)。上述的信號峰值檢測裝置，信號放大電路的輸出端分別連接信號極值保持電路和同步信號生成電路的輸入端，信號極值保持電路和同步信號生成電路的輸出端連接控制器的輸入端，信號極值保持電路采集經(jīng)信號放大電路放大后的輸入信號中的峰值信號；同步信號生成電路產(chǎn)生與峰值信號同步的同步信號；控制器根據(jù)同步信號和峰值信號調(diào)整信號極值保持電路的采樣參數(shù)。由于控制器利用同步信號和峰值信號可以調(diào)整信號極值保持電路的采樣速率和采樣位置，從而該信號峰值檢測裝置能夠適用于不同信號頻率和波形。

附圖說明

圖1為一個實施例的信號峰值檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一個實施例中信號峰值檢測裝置的信號放大電路的電路原理圖；

圖3為一個實施例中信號峰值檢測裝置的信號極值保持電路的電路原理圖；

圖4為另一個實施例的信號峰值檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為一個實施例中信號峰值檢測裝置的泄放電路的電路原理圖；

圖6為一個實施例中同步信號生成裝置的電路原理圖。

具體實施方式

一種信號峰值檢測裝置，如圖1所示，包括：信號放大電路101、信號極值保持電路102、同步信號生成電路103和控制器104。

信號放大電路101的輸出端分別連接信號極值保持電路102和同步信號生成電路103的輸入端；信號極值保持電路102和同步信號生成電路103的輸出端連接控制器104的輸入端。

信號極值保持電路102采集經(jīng)信號放大電路101放大后的輸入信號中的峰值信號；同步信號生成電路103產(chǎn)生與峰值信號同步的同步信號；控制器104根據(jù)同步信號和峰值信號調(diào)整信號極值保持電路102的采樣參數(shù)。

具體地，采樣參數(shù)包括采樣速率和采樣位置。本實施例中的控制器為基于FPGA(Field－Programmable Gate Array，即現(xiàn)場可編程門陣列)的控制器。

上述的信號峰值檢測裝置，信號放大電路的輸出端分別連接信號極值保持電路和同步信號生成電路的輸入端，信號極值保持電路和同步信號生成電路的輸出端連接控制器的輸入端，信號極值保持電路采集經(jīng)信號放大電路放大后的輸入信號中的峰值信號；同步信號生成電路產(chǎn)生與峰值信號同步的同步信號；控制器根據(jù)同步信號和峰值信號調(diào)整信號極值保持電路的采樣參數(shù)。由于控制器利用同步信號和峰值信號可以調(diào)整信號極值保持電路的采樣速率和采樣位置，從而該信號峰值檢測裝置能夠適用于不同信號頻率和波形。

信號放大電路的電路原理圖如圖2所示，信號放大電路101包括第一運算放大器OP1和第一電阻R1，第一運算放大器OP1的同向輸入端用于接入輸入信號，其輸出端與其反向輸入端之間相短接后連接第一電阻。第一運算放大器OP1用于對輸入信號進行功率放大。

信號極值保持電路的電路原理圖如圖3所示，信號極值保持電路包括第二運算放大器OP2、單極信號導(dǎo)通選擇電路301和第一電容C1。

信號放大電路101的輸出端與第二運算放大器OP2的同向輸入端連接，第二運算放大器OP2的反向輸入端和輸出端與單極性號導(dǎo)通選擇電路301的輸入端連接，單極性號導(dǎo)通選擇電路301的輸出端與第一電容C1的第一端連接，第一電容C1的第二端接地；單極性號導(dǎo)通選擇電路301在其輸入端電壓大于其輸出端電壓時導(dǎo)通。

單極性號導(dǎo)通選擇電路301的輸出端與第一電容C1的第一端連接，其輸出端的電壓等于第一電容的電壓。初次接入輸入信號時，單極性號導(dǎo)通選擇電路301的輸入端電壓大于其輸出端電壓，第一電容存儲輸入信號的電荷。單極性號導(dǎo)通選擇電路301在其輸入端電壓大于其輸出端電壓時才導(dǎo)通，并且，第一電容C1存儲更高的電荷電位。若單極性號導(dǎo)通選擇電路301的輸入端電壓不大于其輸出端電壓，則單極性號導(dǎo)通選擇電路301不導(dǎo)通，電荷電位保持以前水平不變。

具體地，單極信號導(dǎo)通選擇電路301包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第二電阻R2、第三電阻R3和第二電容C2。第一二極管D1的正極、第二電容C2的第一端、第二電阻R2的第一端分別與第二運算放大器的反向輸入端連接；第一二極管D1的負(fù)極和第二電容C2的第二端分別與第二運算放大器的輸出端連接后與第二二極管D2的正極連接；第二二極管D2的負(fù)極分別與第三二極管D3的正極、第三電阻R3的第一端連接；第三電阻R3的第二端與第二電阻R2的第二端連接；第三二極管D3負(fù)極與第二電容C2的第一端連接。運算放大器OP2與第一二極管D1和第二電容C2利用集成運放高差模增益與第一二極管D1的單向?qū)щ娞匦?，?gòu)成對微小幅值電壓整流電路，對輸入到第二運算放大器的信號進行半波整流；第二二極管D2與第二電阻R2和第三電阻R3利用運放高開環(huán)增益的特性消除二極管的固有截止電壓；信號通過本電路中的微小幅值電壓整流電路與固有截止電壓消除電路串聯(lián)后與第三二極管D3組成單向?qū)ㄟx擇電路301。

單極性信號導(dǎo)通選擇電路301，將信號進行正極性檢波處理。檢測后的輸出信號與第一電容C1的第一端，即正極性端連接。通過單極性號導(dǎo)通選擇電路301進行檢測處理后的信號即為峰值信號。

請繼續(xù)參閱圖3，信號極值保持電路還包括第三運算放大器OP3，第三運算放大器OP3的同向輸入端與單極性號導(dǎo)通選擇電路301的輸出端和第一電容C1的第一端連接，第三運算放大器OP3的輸出端與其反向輸入端短接。具體的，第三運算放大器的同向輸入端與第三二極管D3的負(fù)極和第一電容C1的正極(第一端)連接，第三運算放大器OP3對峰值信號進行功率放大處理。

請繼續(xù)參閱圖3，信號極值保持電路還包括鉗位保護電路302。鉗位保護電路302包括第四電阻R4和第四二極管D4；第四電阻R4的第一端與第三運算放大器OP3的反向輸入端和輸出端連接；第四電阻R4的第二端分別與第四二極管D4的正極和控制器104連接；第四二極管D4的負(fù)極接入工作電壓。當(dāng)鉗位保護電路302的輸入信號高于鉗位保護電平工作電壓時，第四二極管D4會導(dǎo)通使鉗位保護電路302的輸出電壓限定在工作電壓加第四二極管正向?qū)軌航档姆秶鷥?nèi)，以防止輸出信號超過后級電路的最大范圍。

經(jīng)第三運算放大器OP3放大后的峰值信號經(jīng)由第四電阻R4和第四二極管D4組成的鉗位保護電路302后，將當(dāng)前周期內(nèi)的最高電荷水平(對應(yīng)峰值信號)輸出到控制器104。

在另一個實施例中，如圖4所示，信號峰值檢測裝置還包括泄放電路105，泄放電路105的輸入端與控制器連接，泄放電路的輸出端與信號極值保持電路連接?？刂破?04根據(jù)同步信號生成電路的同步信號對泄放電路105進行控制。當(dāng)控制器104采集到同步信號后，向泄放電路105發(fā)出控制信號，泄放電路105進行電荷泄放。

泄放電路的電路原理圖如圖5所示，泄放電路包括第三電容C3、第五電阻R5和場效應(yīng)管Q1；第三電容C3的第一端與信號極值保持電路102的輸出端和場效應(yīng)管Q1的源極連接；第三電容C3的第二端接地；場效應(yīng)管Q1的漏極與第五電阻R5的第一端連接，第五電阻R5的第二端接地；場效應(yīng)管Q1的柵極通過第六電阻R6與控制器104的輸出端連接。當(dāng)泄放電路105的輸入端的信號有效時場效應(yīng)管Q1導(dǎo)通，等效電阻為最低，第三電容C3上的電荷通過場效應(yīng)管Q1與第五電阻R5串聯(lián)后通過地構(gòu)成回路進行放電，放電時間由第五電阻R5的參數(shù)決定。

在又一個實施例中，同步信號生成裝置的電路原理圖如圖6所示，包括門坎電壓輸出電路601、差分電路603、第一鏡向電流源電路602、第二鏡向電流源電路604、第一晶體管T1、第二晶體管T2、第三晶體管T3、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第五二極管D5。

第一鏡向電流源電路602和第二鏡向電流源電路604與差分電路603連接，分別為差分電路603提供第一靜態(tài)工作點和第二靜態(tài)工作點，使差分電路603工作在合適的線性區(qū)。

第七電阻R7的第一端與信號放大器的輸出端連接，第七電阻R7的第二端與第一晶體管T1的基極連接；第一晶體管T1的發(fā)射極與差分電路602的第一輸入端連接；門坎電壓輸出電路601的輸出端與第八電阻R8的第一端連接，第八電阻R8的第二端以及第五二極管D5的正極與第二晶體管T2的基極連接，第二晶體管T2的發(fā)射極以及第五二極管D5的負(fù)極與差分電路603的第二輸入端連接；第二晶體管T2的集電極接地；差分電路603的輸出端與第三晶體管T3的基極連接，第三晶體管T3的發(fā)射極接地，第三晶體管T3的集電極連接第九電阻R9的第一端和控制器；第九電阻R9的第二端連接電源端。

經(jīng)過放大電路的輸入信號經(jīng)第七電阻R7、第一晶體管T1，由第一晶體管T1放大處理后，輸入到差分電路603的第一輸入端，門坎電壓輸出電路601連接到差分電路603的第二輸入端，差分電路603對輸入信號的電壓與門坎電壓輸出電路的門限電壓進行減法，其差值由第三晶體管T3和第九電阻R9輸出至控制器104。

具體的，門坎電壓輸出電路包括第四晶體管T4、第五晶體管T5、第六晶體管T6、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12和第十三電阻R13。第十電阻R10的第一端、第十一電阻R11的第一端、第六晶體管T6的集電極連接電源端；第四晶體管T4的集電極與第五晶體管T5的基極連接，第四晶體管T4的基極與第五晶體管T5的基極連接，第五晶體管T5的集電極與第六晶體管T6的基極連接，第五晶體管T5的發(fā)射極與第十二電阻R12的第一端連接，第四晶體管T4的發(fā)射極、第十二電阻R12的另一端以及第六晶體管T6的發(fā)射極與第八電阻的第一端以及第十三電阻R13的第一端連接；第十三電阻R13的第二端接地。門坎電壓輸出電路利用晶體管PN結(jié)的固有溫度特性與第五晶體管T5、第六晶體管T6以及相關(guān)第十電阻R10、第十一電阻R11和第十二電阻R12產(chǎn)生高穩(wěn)定度的電流，經(jīng)過第十三電阻R13轉(zhuǎn)換為門坎電壓信號輸出。

具體地，差分電路包括第七晶體管T7、第八晶體管T8和第六二極管D6；第七晶體管T7和第八晶體管T8的發(fā)射極連接；第六二極管D6的負(fù)極與第八晶體管T8的基極連接，第六二極管D6為差分電路603中的第八晶體管T8提供偏置電壓。

第一鏡向電流源電路602包括第九晶體管T9、第十晶體管T10和第十一晶體管T11、第十二晶體管T12和第十四電阻R14；第九晶體管T9的發(fā)射極、第十晶體管T10的發(fā)射極、第十一晶體管T11的發(fā)射極和第十二晶體管T12的發(fā)射極連接電源端；第九晶體管T9的基極與第十晶體管T10的基極、第十一晶體管T11的基極以及第十二晶體管T12的基極連接；第九晶體管T9的集電極與第一晶體管T1的發(fā)射極、第七晶體管T7的基極連接；第十晶體管T10的集電極與第十四電阻R14的第一端、第九晶體管T9的基極、第十晶體管T10的基極、第十一晶體管T11的基極以及第十二晶體管T12的基極連接；第十二晶體管T12的集電極與差分電路603的第六二極管D6的正極連接；第十四電阻R14的第二端接地；第十一晶體管T11的集電極與第七晶體管T7的發(fā)射極、第八晶體管T8的發(fā)射極連接。

第七晶體管T7的基極還與第一晶體管T1的發(fā)射極連接。

第二鏡向電流源電路包括第十三晶體管T13、第十四晶體管T14、第十五電阻R15和第十六電阻R16；第十三晶體管T13的集電極與第七晶體管T7的集電極連接；第十三晶體管T13的發(fā)射極與第十五電阻R15的一端連接；第十五電阻R15的另一端接地；第十三晶體管T13的基極與第十四晶體管T14的基極連接；第十四晶體管T14的發(fā)射極與第十六電阻R16的第一端連接，第十六電阻R16的第二端接地；第十四晶體管T14的集電極與第八晶體管T8的集電極、第十三晶體管T13的基極以及第十四晶體管T14的基極連接。第七晶體管T7的基極與第一晶體管T1的發(fā)射極連接。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。