一种实用峰值保持电路 技术领域 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 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。
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
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，
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。
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；
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。
实施时， 所述开关管优选 MOS 管。
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，
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。
实施时， 所述峰值保持单元包括的开关管优选 MOS 管。
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。
与现有技术相比， 本实用新型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
图 1 是本发明所述的实用峰值保持电路的结构原理图 ； 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 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 ； 图 4-A 是输入信号的时序图 ； 图 4-B 是比较器输出的门信号的时序图 ； 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 ；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 ； 图 4-E 是峰值保持后输出信号的时序图 ；具体实施方式
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，
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。
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，
比较单元 Q1 的输出与门控单元 Q4 的输入电连接 ；
门控单元 Q4 的输出作为选择隔离单元 Q2 的控制端 ；
门控单元 Q4 的输出同时作为峰值保持单元 Q3 的控制端 ；
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 ；
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 ；
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 ；
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。
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 24 连 接；
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 ；
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。
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。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，
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 31 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 ；
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 ；
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 ；
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；
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。 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。
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。
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。
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。
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。
图 4-E 是峰值保持后的输出信号的时序图。
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。