一种实用峰值保持电路

摘要

一种实用峰值保持电路，主要由比较单元、选择隔离单元、峰值保持单元以及门控单元四个单元组成，其中，所述比较单元的功能是产生和输入待保持信号同步的门信号，作为所述门控单元的输入信号；所述选择隔离单元的功能是实现对输入信号的获取、防止噪声信号在保持电路上的堆积以及和前端电路的隔离；所述峰值保持单元利用保持电容为保持器件，利用运放和二极管组成负反馈电路来获得理想二极管，克服死区电压，提高灵敏度的同时保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系；所述门控单元的数字处理电路形成两路控制信号，一路输出到选择隔离单元作为其选择控制信号，另一路输出到峰值保持单元作为其保持控制信号，实现信号的峰值保持和释放。

权利要求

1.一种实用峰值保持电路，其特征在于，其包括比较单元、选择隔离单元、峰值保持单元和门控单元，其中，所述比较单元的输出端与所述门控单元的输入端电连接；

所述门控单元的输出端作为所述选择隔离单元的控制端；

所述门控单元的输出端同时作为峰值保持单元的控制端；

所述选择隔离单元的输出端与所述峰值保持单元的输入端连接；

输入信号同时进入所述比较单元和所述选择隔离单元；

所述选择隔离单元，用于获取输入信号、防止噪声信号在所述峰值保持电路上的堆积以及和实现与前端电路的隔离；

当所述输入信号大于所述比较器设定的门限值时，所述比较器输出门信号至所述门控单元；

所述门控单元在接收到该门信号后，将该门信号转换为两路控制信号；

所述门控单元将一路控制信号输出至所述选择隔离单元，作为其选择控制信号，控制输入信号是否能通过所述选择隔离单元进入到所述峰值保持单元中；

所述门控单元将另一路控制信号输出至所述峰值保持单元，作为其保持控制信号，控制所述峰值保持单元中保持开关的开闭实现信号的峰值保持和释放；

其中，所述峰值保持单元包括运算放大电路，第一二极管、第二二极管、保持电阻，保持充电电容和开关管，其中，所述运算放大电路的输出端通过所述第一二极管与所述运算放大电路的一输入端连接，形成负反馈电路；所述运算放大电路作为同相放大器工作，输入为正值使其导通；由于深度负反馈条件下所述运算放大器的输入端虚短，保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系；

所述第一二极管的负极通过所述保持电阻与所述开关管的源极连接；

所述保持充电电容的一端连接于所述保持电阻与所述开关管的源极之间，所述保持充电电容的另一端接地；

所述第二二极管的负极连接于所述运算放大电路的输出端与所述第一二极管之间，所述第二二极管的正极接地；

所述保持电阻和保持充电电容配合调节保持时间常数以保证保持信号的质量；

所述门控单元输出的保持控制信号控制该开关管对输入信号进行保持或泻放控制。

2.如权利要求1所述的实用峰值保持电路，其特征在于，所述选择隔离单元包括隔离级和开关管，所述隔离级和所述开关管连接；

输入信号从所述选择隔离单元的输入端进入，通过所述隔离极进入所述开关管的输入端；

所述隔离极，用于与前端电路隔离，防止噪声信号在保持电路上的堆积。

3.如权利要求2所述的实用峰值保持电路，其特征在于，所述开关管优选MOS管。

4.如权利要求1所述的实用峰值保持电路，其特征在于，所述峰值保持单元包括的开关管优选MOS管。

5.如权利要求1所述的实用峰值保持电路，其特征在于，所述门控单元是集成CPLD数字处理电路或分立单稳态触发电路。

说明书

一种实用峰值保持电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种实用峰值保持电路，尤其涉及一种高噪声环境下能正常使用的峰值保持电路。

背景技术

[0002] 一般峰值保持电路中采用运放做跟随器，利用二极管单向导电性对输入信号进行峰值保持。电容用作保持器件，初始状态电容电压等于零；保持控制脉冲通过控制模拟开关管对电容上的电压进行放电。理想情况下，当输入信号上升时，通过放大器和二极管对保持电容充电，直至保持电容上的电压等于输入电压；只要后续输入电压比保持电压小，二极管就截止，电容电压保持为最大输入电压，达到输入信号峰值保持的目的。然而，实际二极管与理想二极管特性有较大的差距，其正向特性存在一死区电压，只有当输入信号的幅度大于二极管导通电压时，二极管才可以导通，输入信号才能通过二极管对保持电容进行充电，这就限制了电路处理小信号的灵敏度和线性。

[0003] 实际工程应用中，很多时候并不能把输入信号的噪声处理得非常好，导致在进行高速、窄脉冲、低幅度信号保持的时候出现很大的噪声干扰。在比较器输出脉冲高电平和低电平转换的瞬时均会使被保持信号受到干扰，出现尖峰的噪声而且幅度很大。上升沿之后由于信号瞬间被拉低，使得进行峰值保持电路无法正常保持信号。降低噪声或者克服出现的瞬间拉低或拉高存在很大难度，并且实施方案复杂。因此在平常的设计中都迫切需要一种设计简单，调试方便，在高噪声环境下还能正确保持峰值的一种峰值保持电路。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种实用峰值保持电路，其包括比较单元、选择隔离单元、峰值保持单元和门控单元，其中，

[0005] 所述比较单元的输出端与所述门控单元的输入端电连接；

[0006] 所述门控单元的输出端作为所述选择隔离单元的控制端；

[0007] 所述门控单元的输出端同时作为峰值保持单元的控制端；

[0008] 所述选择隔离单元的输出端与所述峰值保持单元的输入端连接；

[0009] 输入信号同时进入所述比较单元和所述选择隔离单元；

[0010] 所述选择隔离单元，用于获取输入信号、防止噪声信号在所述峰值保持电路上的堆积以及和实现与前端电路的隔离；

[0011] 当所述输入信号大于所述比较器设定的门限值时，所述比较器输出门信号至所述门控单元；

[0012] 所述门控单元在接收到该门信号后，将该门信号转换为两路控制信号；

[0013] 所述门控单元将一路控制信号输出至所述选择隔离单元，作为其选择控制信号，控制输入信号是否能通过所述选择隔离单元进入到所述峰值保持单元中；

[0014] 所述门控单元将另一路控制信号输出至所述峰值保持单元，作为其保持控制信号，控制所述峰值保持单元中保持开关的开闭实现信号的峰值保持和释放。

[0015] 实施时，所述选择隔离单元包括隔离级和开关管，所述隔离级和所述开关管连接；

[0016] 输入信号从所述选择隔离单元的输入端进入，通过所述隔离极进入所述开关管的输入端；

[0017] 所述隔离极，用于与前端电路隔离，防止噪声信号在保持电路上的堆积。

[0018] 实施时，所述开关管优选MOS管。

[0019] 实施时，所述峰值保持单元包括运算放大电路，第一二极管、第二二极管、保持电阻，保持充电电容和开关管，其中，

[0020] 所述运算放大电路的输出端通过所述第一二极管与所述运算放大电路的一输入端连接，形成负反馈电路；所述运算放大电路作为同相放大器工作，输入为正值使其导通；由于深度负反馈条件下所述运算放大器的输入端虚短，保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系；

[0021] 所述第一二极管的负极通过所述保持电阻与所述开关管的源极连接；

[0022] 所述保持充电电容的一端连接于所述保持电阻与所述开关管的源极之间，所述保持充电电容的另一端接地；

[0023] 所述第二二极管的负极连接于所述运算放大电路的输出端与所述第一二极管之间，所述第二二极管的正极接地；

[0024] 所述保持电阻和保持充电电容配合调节保持时间常数以保证保持信号的质量；

[0025] 所述门控单元输出的保持控制信号控制该开关管对输入信号进行保持或泻放控制。

[0026] 实施时，所述峰值保持单元包括的开关管优选MOS管。

[0027] 实施时，所述门控单元是集成CPLD数字处理电路或分立单稳态触发电路。

[0028] 与现有技术相比，本发明所述的实用峰值保持电路主要由比较单元、选择隔离单元、峰值保持单元以及门控单元四个单元组成，其中，所述比较单元的功能是产生和输入待保持信号同步的门信号，作为所述门控单元的输入信号；所述选择隔离单元的功能是实现对输入信号的获取、防止噪声信号在保持电路上的堆积以及和前端电路的隔离；所述峰值保持单元利用保持电容为保持器件，利用运放和二极管组成负反馈电路来获得理想二极管，克服死区电压，提高灵敏度的同时保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系；所述门控单元的数字处理电路形成两路控制信号，一路输出到选择隔离单元作为其选择控制信号，另一路输出到峰值保持单元作为其保持控制信号，实现信号的峰值保持和释放。

附图说明

[0029] 图1是本发明所述的实用峰值保持电路的结构原理图；

[0030] 图2是本发明所述的选择隔离单元具体实施例的电路原理图

[0031] 图3是本发明所述的峰值保持单元具体实施例的电路原理图；

[0032] 图4-A是输入信号的时序图；

[0033] 图4-B是比较器输出的门信号的时序图；

[0034] 图4-C是门控单元输出控制选择隔离单元的控制信号的时序图；

[0035] 图4-D是门控单元输出控制峰值保持单元的控制信号的时序图；

[0036] 图4-E是峰值保持后输出信号的时序图；

具体实施方式

[0037] 本发明提供了一种高噪声环境下能正常使用的峰值保持电路。该峰值保持电路由比较单元、选择隔离单元、峰值保持单元以及门控单元四个单元组成，其中，[0038] 所述比较单元的功能是产生和输入待保持信号同步的门信号，作为所述门控单元的输入信号；

[0039] 所述选择隔离单元的功能是实现对输入信号的获取、防止噪声信号在保持电路上的堆积以及和前端电路的隔离；

[0040] 所述峰值保持单元利用保持电容为保持器件，利用运放和二极管组成负反馈电路来获得理想二极管，克服死区电压，提高灵敏度的同时保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系；

[0041] 所述门控单元的数字处理电路形成两路控制信号，一路输出到选择隔离单元作为其选择控制信号，另一路输出到峰值保持单元作为其保持控制信号，实现信号的峰值保持和释放。

[0042] 如图1所示，本发明所述的实用峰值保持电路的一具体实施例的结构图，其包括比较单元Q1、选择隔离单元Q2、峰值保持单元Q3、和门控单元Q4，其中，[0043] 比较单元Q1的输出与门控单元Q4的输入电连接；

[0044] 门控单元Q4的输出作为选择隔离单元Q2的控制端；

[0045] 门控单元Q4的输出同时作为峰值保持单元Q3的控制端；

[0046] 选择隔离单元Q2的输出端与峰值保持单元Q3的输入端连接；

[0047] 在工作时，输入信号同时进入比较单元Q1和选择隔离单元Q2；

[0048] 比较单元Q1的主体是一个比较器，当输入信号大于比较器设定门限值时，比较器输出门信号至门控单元Q4；

[0049] 选择隔离单元Q2主要实现对输入信号的获取、防止噪声信号在保持电路上的堆积以及和前面电路的隔离。

[0050] 图2是选择隔离单元Q2的一具体实施例的电路原理图，所述选择隔离单元包括输入端21、隔离级22、开关管23、控制端24和输出端25，所述隔离级22和所述开关管23连接；

[0051] 输入信号从所述选择隔离单元Q2的输入端21进入，通过所述隔离极22进入所述开关管23的输入端；

[0052] 所述隔离极22，用于与前端电路隔离，防止噪声信号在保持电路上的堆积。

[0053] 选择隔离单元Q2的控制逻辑的基本思路是：输入信号通过输入端21通过隔离极22进入开关管23的输入端S，所述的隔离极22的作用是和前端电路隔离，防止噪声信号在保持电路上的堆积。所述的开关管23优选MOS管，当然也可以是其它开关元件。门控单元Q4产生的控制信号输入开关管23的控制端24控制输入信号的进出，峰值保持电路在接收到第一个信号脉冲之后，随即断开开关管23，进入峰值保持阶段；在峰值保持阶段结束后再接通开关管23，接收新的输入信号。

[0054] 图3是峰值保持单元Q3的一具体实施例的电路原理图，所述峰值保持单元Q3包括运算放大电路31，二极管32、二极管33，保持电阻34，保持充电电容35和开关管36，其中，

[0055] 所述运算放大电路31的输出端通过所述二极管32与所述运算放大电路31的一输入端连接，形成负反馈电路；所述运算放大电路31作为同相放大器工作，输入为正值使其导通；由于深度负反馈条件下所述运算放大器的输入端虚短，保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系；

[0056] 所述二极管32的负极通过所述保持电阻与所述开关管36的源极连接；

[0057] 所述保持充电电容35的一端连接于所述保持电阻与所述开关管36的源极之间，所述保持充电电容35的另一端接地；

[0058] 所述二极管33的负极连接于所述运算放大电路31的输出端与所述二极管32之间，所述二极管33的正极接地；

[0059] 所述保持电阻34和保持充电电容35配合调节保持时间常数以保证保持信号的质量；

[0060] 所述门控单元Q4输出的保持控制信号控制该开关管对输入信号进行保持或泻放控制。

[0061] 这里的开关管36同样优选MOS管。在本单元中，我们利用运算放大电路31和二极管32组成负反馈电路来获得理想二极管，克服了死区电压，提高了电路的灵敏度，运放作为同相放大器工作，输入为正值使其导通；由于深度负反馈条件下运放输入端虚短，保证了峰值信号与输入信号之间的线性关系，同时也提高了电路处理小信号的灵敏度。二极管33的加入有效地避免了当输入信号为负值或者负相过冲导致保持电路输出为负的情况。保持电阻34和保持充电电容35配合调节保持时间常数以保证保持信号的质量。门控单元Q4输出的保持控制信号控制开关管36对输入信号进行保持或泻放控制。

[0062] 门控单元Q4优选集成CPLD数字处理电路，当然也可以是分立单稳态触发电路。该单元接收到门信号后，内部的数字处理电路形成两路控制信号，一路输出到选择隔离单元Q2，作为其选择控制信号，控制Q2输入信号能否通过Q2进入到峰值保持单元Q3中；另一路输出到峰值保持单元Q3，作为其保持控制信号，控制Q3中保持开关的开闭实现信号的峰值保持和释放。

[0063] 图4-A、图4-B、图4-C、图4-D、图4-E是本发明所述的峰值保持电路中各个主要工作点信号时序图，当图4-A中的输入信号大于比较单元Q1中比较器设定门限时，比较器输出门信号脉冲，至门控单元Q4，如图4-B所示。

[0064] 门控单元Q4向选择隔离单元Q2发送的控制信号时序如图4-C所示。在信号脉冲到来后，即门信号的后沿，控制信号断开开关管23进入峰值保持阶段，在峰值保持阶段结束后再接通开关管23，允许接收新的输入信号脉冲。

[0065] 门控单元Q4向峰值保持单元Q3发送的控制信号时序如图4-D所示，在输入信号脉冲到来时，即门信号的前沿，关闭开关管36，峰值保持单元对输入信号进行峰值保持，当保持时间到达设定的时间后，控制信号打开开关管36，此时峰值保持单元迅速泻放。

[0066] 图4-E是峰值保持后的输出信号的时序图。

[0067] 以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。