專(zhuān)利名稱：一種實(shí)用峰值保持電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)用峰值保持電路，尤其涉及一種高噪聲環(huán)境下能正常使用的峰值保持電路。
背景技術(shù)：
一般峰值保持電路中采用運(yùn)放做跟隨器，利用二極管單向?qū)щ娦詫?duì)輸入信號(hào)進(jìn)行峰值保持。電容用作保持器件，初始狀態(tài)電容電壓等于零；保持控制脈沖通過(guò)控制模擬開(kāi)關(guān)管對(duì)電容上的電壓進(jìn)行放電。理想情況下，當(dāng)輸入信號(hào)上升時(shí)，通過(guò)放大器和二極管對(duì)保持電容充電，直至保持電容上的電壓等于輸入電壓；只要后續(xù)輸入電壓比保持電壓小，二極管就截止，電容電壓保持為最大輸入電壓，達(dá)到輸入信號(hào)峰值保持的目的。然而，實(shí)際二極管與理想二極管特性有較大的差距，其正向特性存在一死區(qū)電壓，只有當(dāng)輸入信號(hào)的幅度大于二極管導(dǎo)通電壓時(shí)，二極管才可以導(dǎo)通，輸入信號(hào)才能通過(guò)二極管對(duì)保持電容進(jìn)行充電， 這就限制了電路處理小信號(hào)的靈敏度和線性。實(shí)際工程應(yīng)用中，很多時(shí)候并不能把輸入信號(hào)的噪聲處理得非常好，導(dǎo)致在進(jìn)行高速、窄脈沖、低幅度信號(hào)保持的時(shí)候出現(xiàn)很大的噪聲干擾。在比較器輸出脈沖高電平和低電平轉(zhuǎn)換的瞬時(shí)均會(huì)使被保持信號(hào)受到干擾，出現(xiàn)尖峰的噪聲而且幅度很大。上升沿之后由于信號(hào)瞬間被拉低，使得進(jìn)行峰值保持電路無(wú)法正常保持信號(hào)。降低噪聲或者克服出現(xiàn)的瞬間拉低或拉高存在很大難度，并且實(shí)施方案復(fù)雜。因此在平常的設(shè)計(jì)中都迫切需要一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，在高噪聲環(huán)境下還能正確保持峰值的一種峰值保持電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)用峰值保持電路，其包括比較單元、選擇隔離單元、峰值保持單元和門(mén)控單元，其中，所述比較單元的輸出端與所述門(mén)控單元的輸入端電連接；所述門(mén)控單元的輸出端作為所述選擇隔離單元的控制端；所述門(mén)控單元的輸出端同時(shí)作為峰值保持單元的控制端；所述選擇隔離單元的輸出端與所述峰值保持單元的輸入端連接；輸入信號(hào)同時(shí)進(jìn)入所述比較單元和所述選擇隔離單元；所述選擇隔離單元，用于獲取輸入信號(hào)、防止噪聲信號(hào)在所述峰值保持電路上的堆積以及和實(shí)現(xiàn)與前端電路的隔離；當(dāng)所述輸入信號(hào)大于所述比較器設(shè)定的門(mén)限值時(shí)，所述比較器輸出門(mén)信號(hào)至所述門(mén)控單元；所述門(mén)控單元在接收到該門(mén)信號(hào)后，將該門(mén)信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路控制信號(hào)；所述門(mén)控單元將一路控制信號(hào)輸出至所述選擇隔離單元，作為其選擇控制信號(hào)， 控制輸入信號(hào)是否能通過(guò)所述選擇隔離單元進(jìn)入到所述峰值保持單元中；所述門(mén)控單元將另一路控制信號(hào)輸出至所述峰值保持單元，作為其保持控制信號(hào)，控制所述峰值保持單元中保持開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持和釋放。實(shí)施時(shí)，所述選擇隔離單元包括隔離級(jí)和開(kāi)關(guān)管，所述隔離級(jí)和所述開(kāi)關(guān)管連接；輸入信號(hào)從所述選擇隔離單元的輸入端進(jìn)入，通過(guò)所述隔離極進(jìn)入所述開(kāi)關(guān)管的輸入端；所述隔離極，用于與前端電路隔離，防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積。實(shí)施時(shí)，所述開(kāi)關(guān)管優(yōu)選MOS管。實(shí)施時(shí)，所述峰值保持單元包括運(yùn)算放大電路，第一二極管、第二二極管、保持電阻，保持充電電容和開(kāi)關(guān)管，其中，所述運(yùn)算放大電路的輸出端通過(guò)所述第一二極管與所述運(yùn)算放大電路的一輸入端連接，形成負(fù)反饋電路；所述運(yùn)算放大電路作為同相放大器工作，輸入為正值使其導(dǎo)通； 由于深度負(fù)反饋條件下所述運(yùn)算放大器的輸入端虛短，保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系；所述第一二極管的負(fù)極通過(guò)所述保持電阻與所述開(kāi)關(guān)管的源極連接；所述保持充電電容的一端連接于所述保持電阻與所述開(kāi)關(guān)管的源極之間，所述保持充電電容的另一端接地；所述第二二極管的負(fù)極連接于所述運(yùn)算放大電路的輸出端與所述第一二極管之間，所述第二二極管的正極接地；所述保持電阻和保持充電電容配合調(diào)節(jié)保持時(shí)間常數(shù)以保證保持信號(hào)的質(zhì)量；所述門(mén)控單元輸出的保持控制信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)管對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行保持或?yàn)a放控制。實(shí)施時(shí)，所述峰值保持單元包括的開(kāi)關(guān)管優(yōu)選MOS管。實(shí)施時(shí)，所述門(mén)控單元是集成CPLD數(shù)字處理電路或分立單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的實(shí)用峰值保持電路主要由比較單元、選擇隔離單元、峰值保持單元以及門(mén)控單元四個(gè)單元組成，其中，所述比較單元的功能是產(chǎn)生和輸入待保持信號(hào)同步的門(mén)信號(hào)，作為所述門(mén)控單元的輸入信號(hào)；所述選擇隔離單元的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的獲取、防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積以及和前端電路的隔離；所述峰值保持單元利用保持電容為保持器件，利用運(yùn)放和二極管組成負(fù)反饋電路來(lái)獲得理想二極管，克服死區(qū)電壓，提高靈敏度的同時(shí)保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系；所述門(mén)控單元的數(shù)字處理電路形成兩路控制信號(hào)，一路輸出到選擇隔離單元作為其選擇控制信號(hào)，另一路輸出到峰值保持單元作為其保持控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持和釋放。


圖1是本發(fā)明所述的實(shí)用峰值保持電路的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明所述的選擇隔離單元具體實(shí)施例的電路原理3是本發(fā)明所述的峰值保持單元具體實(shí)施例的電路原理圖；圖4-A是輸入信號(hào)的時(shí)序圖；圖4-B是比較器輸出的門(mén)信號(hào)的時(shí)序圖；圖4-C是門(mén)控單元輸出控制選擇隔離單元的控制信號(hào)的時(shí)序圖4-D是門(mén)控單元輸出控制峰值保持單元的控制信號(hào)的時(shí)序圖；圖4-E是峰值保持后輸出信號(hào)的時(shí)序具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種高噪聲環(huán)境下能正常使用的峰值保持電路。該峰值保持電路由比較單元、選擇隔離單元、峰值保持單元以及門(mén)控單元四個(gè)單元組成，其中，所述比較單元的功能是產(chǎn)生和輸入待保持信號(hào)同步的門(mén)信號(hào)，作為所述門(mén)控單元的輸入信號(hào)；所述選擇隔離單元的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的獲取、防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積以及和前端電路的隔離；所述峰值保持單元利用保持電容為保持器件，利用運(yùn)放和二極管組成負(fù)反饋電路來(lái)獲得理想二極管，克服死區(qū)電壓，提高靈敏度的同時(shí)保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系；所述門(mén)控單元的數(shù)字處理電路形成兩路控制信號(hào)，一路輸出到選擇隔離單元作為其選擇控制信號(hào)，另一路輸出到峰值保持單元作為其保持控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持和釋放。如圖1所示，本發(fā)明所述的實(shí)用峰值保持電路的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，其包括比較單元Q1、選擇隔離單元Q2、峰值保持單元Q3、和門(mén)控單元Q4，其中，比較單元Ql的輸出與門(mén)控單元Q4的輸入電連接；門(mén)控單元Q4的輸出作為選擇隔離單元Q2的控制端；門(mén)控單元Q4的輸出同時(shí)作為峰值保持單元Q3的控制端；選擇隔離單元Q2的輸出端與峰值保持單元Q3的輸入端連接；在工作時(shí)，輸入信號(hào)同時(shí)進(jìn)入比較單元Ql和選擇隔離單元Q2 ；比較單元Ql的主體是一個(gè)比較器，當(dāng)輸入信號(hào)大于比較器設(shè)定門(mén)限值時(shí)，比較器輸出門(mén)信號(hào)至門(mén)控單元Q4;選擇隔離單元Q2主要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的獲取、防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積以及和前面電路的隔離。圖2是選擇隔離單元Q2的一具體實(shí)施例的電路原理圖，所述選擇隔離單元包括輸入端21、隔離級(jí)22、開(kāi)關(guān)管23、控制端M和輸出端25，所述隔離級(jí)22和所述開(kāi)關(guān)管M連接；輸入信號(hào)從所述選擇隔離單元Q2的輸入端21進(jìn)入，通過(guò)所述隔離極22進(jìn)入所述開(kāi)關(guān)管23的輸入端；所述隔離極22，用于與前端電路隔離，防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積。選擇隔離單元Q2的控制邏輯的基本思路是輸入信號(hào)通過(guò)輸入端21通過(guò)隔離極 22進(jìn)入開(kāi)關(guān)管23的輸入端S,所述的隔離極22的作用是和前端電路隔離，防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積。所述的開(kāi)關(guān)管23優(yōu)選MOS管，當(dāng)然也可以是其它開(kāi)關(guān)元件。門(mén)控單元 Q4產(chǎn)生的控制信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)管23的控制端M控制輸入信號(hào)的進(jìn)出，峰值保持電路在接收到第一個(gè)信號(hào)脈沖之后，隨即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)管23，進(jìn)入峰值保持階段；在峰值保持階段結(jié)束后再接通開(kāi)關(guān)管23，接收新的輸入信號(hào)。
圖3是峰值保持單元Q3的一具體實(shí)施例的電路原理圖，所述峰值保持單元Q3包括運(yùn)算放大電路31，二極管32、二極管33，保持電阻34，保持充電電容35和開(kāi)關(guān)管36，其中，所述運(yùn)算放大電路31的輸出端通過(guò)所述二極管32與所述運(yùn)算放大電路31的一輸入端連接，形成負(fù)反饋電路；所述運(yùn)算放大電路31作為同相放大器工作，輸入為正值使其導(dǎo)通；由于深度負(fù)反饋條件下所述運(yùn)算放大器31的輸入端虛短，保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系；所述二極管32的負(fù)極通過(guò)所述保持電阻與所述開(kāi)關(guān)管36的源極連接；所述保持充電電容35的一端連接于所述保持電阻與所述開(kāi)關(guān)管36的源極之間， 所述保持充電電容35的另一端接地；所述二極管33的負(fù)極連接于所述運(yùn)算放大電路31的輸出端與所述二極管32之間，所述二極管33的正極接地；所述保持電阻34和保持充電電容35配合調(diào)節(jié)保持時(shí)間常數(shù)以保證保持信號(hào)的質(zhì)量；所述門(mén)控單元Q4輸出的保持控制信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)管對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行保持或?yàn)a放控制。這里的開(kāi)關(guān)管36同樣優(yōu)選MOS管。在本單元中，我們利用運(yùn)算放大電路31和二極管32組成負(fù)反饋電路來(lái)獲得理想二極管，克服了死區(qū)電壓，提高了電路的靈敏度，運(yùn)放作為同相放大器工作，輸入為正值使其導(dǎo)通；由于深度負(fù)反饋條件下運(yùn)放輸入端虛短，保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系，同時(shí)也提高了電路處理小信號(hào)的靈敏度。二極管 33的加入有效地避免了當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)值或者負(fù)相過(guò)沖導(dǎo)致保持電路輸出為負(fù)的情況。保持電阻34和保持充電電容35配合調(diào)節(jié)保持時(shí)間常數(shù)以保證保持信號(hào)的質(zhì)量。門(mén)控單元Q4 輸出的保持控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管36對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行保持或?yàn)a放控制。門(mén)控單元Q4優(yōu)選集成CPLD數(shù)字處理電路，當(dāng)然也可以是分立單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。該單元接收到門(mén)信號(hào)后，內(nèi)部的數(shù)字處理電路形成兩路控制信號(hào)，一路輸出到選擇隔離單元 Q2，作為其選擇控制信號(hào)，控制Q2輸入信號(hào)能否通過(guò)Q2進(jìn)入到峰值保持單元Q3中；另一路輸出到峰值保持單元Q3，作為其保持控制信號(hào)，控制Q3中保持開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持和釋放。圖4-A、圖4-B、圖4_C、圖4_D、圖4_E是本發(fā)明所述的峰值保持電路中各個(gè)主要工作點(diǎn)信號(hào)時(shí)序圖，當(dāng)圖4-A中的輸入信號(hào)大于比較單元Ql中比較器設(shè)定門(mén)限時(shí)，比較器輸出門(mén)信號(hào)脈沖，至門(mén)控單元Q4，如圖4-B所示。門(mén)控單元Q4向選擇隔離單元Q2發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)序如圖4-C所示。在信號(hào)脈沖到來(lái)后，即門(mén)信號(hào)的后沿，控制信號(hào)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)管^進(jìn)入峰值保持階段，在峰值保持階段結(jié)束后再接通開(kāi)關(guān)管23，允許接收新的輸入信號(hào)脈沖。門(mén)控單元Q4向峰值保持單元Q3發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)序如圖4-D所示，在輸入信號(hào)脈沖到來(lái)時(shí)，即門(mén)信號(hào)的前沿，關(guān)閉開(kāi)關(guān)管36，峰值保持單元對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行峰值保持，當(dāng)保持時(shí)間到達(dá)設(shè)定的時(shí)間后，控制信號(hào)打開(kāi)開(kāi)關(guān)管36，此時(shí)峰值保持單元迅速瀉放。圖4-E是峰值保持后的輸出信號(hào)的時(shí)序圖。以上說(shuō)明對(duì)本發(fā)明而言只是說(shuō)明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效， 但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)用峰值保持電路，其特征在于，其包括比較單元、選擇隔離單元、峰值保持單元和門(mén)控單元，其中，所述比較單元的輸出端與所述門(mén)控單元的輸入端電連接； 所述門(mén)控單元的輸出端作為所述選擇隔離單元的控制端； 所述門(mén)控單元的輸出端同時(shí)作為峰值保持單元的控制端； 所述選擇隔離單元的輸出端與所述峰值保持單元的輸入端連接； 輸入信號(hào)同時(shí)進(jìn)入所述比較單元和所述選擇隔離單元；所述選擇隔離單元，用于獲取輸入信號(hào)、防止噪聲信號(hào)在所述峰值保持電路上的堆積以及和實(shí)現(xiàn)與前端電路的隔離；當(dāng)所述輸入信號(hào)大于所述比較器設(shè)定的門(mén)限值時(shí)，所述比較器輸出門(mén)信號(hào)至所述門(mén)控單元；所述門(mén)控單元在接收到該門(mén)信號(hào)后，將該門(mén)信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路控制信號(hào)； 所述門(mén)控單元將一路控制信號(hào)輸出至所述選擇隔離單元，作為其選擇控制信號(hào)，控制輸入信號(hào)是否能通過(guò)所述選擇隔離單元進(jìn)入到所述峰值保持單元中；所述門(mén)控單元將另一路控制信號(hào)輸出至所述峰值保持單元，作為其保持控制信號(hào)，控制所述峰值保持單元中保持開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持和釋放。
2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)用峰值保持電路，其特征在于，所述選擇隔離單元包括隔離級(jí)和開(kāi)關(guān)管，所述隔離級(jí)和所述開(kāi)關(guān)管連接； 輸入信號(hào)從所述選擇隔離單元的輸入端進(jìn)入，通過(guò)所述隔離極進(jìn)入所述開(kāi)關(guān)管的輸入端； 所述隔離極，用于與前端電路隔離，防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積。
3.如權(quán)利要求2所述的實(shí)用峰值保持電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)管優(yōu)選MOS管。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的實(shí)用峰值保持電路，其特征在于，所述峰值保持單元包括運(yùn)算放大電路，第一二極管、第二二極管、保持電阻，保持充電電容和開(kāi)關(guān)管， 其中，所述運(yùn)算放大電路的輸出端通過(guò)所述第一二極管與所述運(yùn)算放大電路的一輸入端連接，形成負(fù)反饋電路；所述運(yùn)算放大電路作為同相放大器工作，輸入為正值使其導(dǎo)通；由于深度負(fù)反饋條件下所述運(yùn)算放大器的輸入端虛短，保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系；所述第一二極管的負(fù)極通過(guò)所述保持電阻與所述開(kāi)關(guān)管的源極連接； 所述保持充電電容的一端連接于所述保持電阻與所述開(kāi)關(guān)管的源極之間，所述保持充電電容的另一端接地；所述第二二極管的負(fù)極連接于所述運(yùn)算放大電路的輸出端與所述第一二極管之間，所述第二二極管的正極接地；所述保持電阻和保持充電電容配合調(diào)節(jié)保持時(shí)間常數(shù)以保證保持信號(hào)的質(zhì)量； 所述門(mén)控單元輸出的保持控制信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)管對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行保持或?yàn)a放控制。
5.如權(quán)利要求4所述的實(shí)用峰值保持電路，其特征在于，所述峰值保持單元包括的開(kāi)關(guān)管優(yōu)選MOS管。
6.如權(quán)利要求1所述的實(shí)用峰值保持電路，其特征在于，所述門(mén)控單元是集成CPLD數(shù)字處理電路或分立單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。
全文摘要
一種實(shí)用峰值保持電路，主要由比較單元、選擇隔離單元、峰值保持單元以及門(mén)控單元四個(gè)單元組成，其中，所述比較單元的功能是產(chǎn)生和輸入待保持信號(hào)同步的門(mén)信號(hào)，作為所述門(mén)控單元的輸入信號(hào)；所述選擇隔離單元的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的獲取、防止噪聲信號(hào)在保持電路上的堆積以及和前端電路的隔離；所述峰值保持單元利用保持電容為保持器件，利用運(yùn)放和二極管組成負(fù)反饋電路來(lái)獲得理想二極管，克服死區(qū)電壓，提高靈敏度的同時(shí)保證了峰值信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性關(guān)系；所述門(mén)控單元的數(shù)字處理電路形成兩路控制信號(hào)，一路輸出到選擇隔離單元作為其選擇控制信號(hào)，另一路輸出到峰值保持單元作為其保持控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持和釋放。
文檔編號(hào)H03F1/26GK102324894SQ20111013809
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者劉強(qiáng), 劉毅, 劉愛(ài)明, 劉航, 張曉清 申請(qǐng)人:北京匯豐隆經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司