峰值检测电路,也称为PKD(Peak Detector),是一种用于捕捉并保持输入信号最高电压值的电路,常用于自动增益控制(AGC)系统和传感器的最值检测。这种电路的关键在于,它能够维持输出电压直到检测到新的更大峰值或者通过复位信号重置。
在最简单的形式中,峰值检测电路由一个二极管和一个电容器组成。二极管仅允许电流在一个方向流动,因此当输入信号上升到高于电容器两端电压时,电容器充电到峰值电压。然而,这样的基本设计存在一些缺陷,比如二极管的正向导通压降会导致一定的误差,而没有缓冲的输出则可能导致电容器电荷被其他电路负载消耗。
为了解决这些问题,可以使用"超级二极管"(实际上是一个运放构成的负反馈电路)来减少误差,并在输入和输出之间添加一个二极管以提供缓冲,防止负饱和失真。此外,还可以通过增加一个电容放电复位开关来控制电容器的放电,确保在需要时能够准确复位。
不同类型的峰值检测电路有不同的实现方式。例如,TI公司的OPA128运算放大器数据手册中提出一种使用FET运放和分立二极管、电容的方案,利用FET的低偏置电流和高输入阻抗改善性能。另一种无二极管型设计利用比较器的开集输出来模拟二极管的功能,如LM311数据手册中所示,这种方法可能更具成本效益。此外,还有集成的峰值检测电路,如ADI公司的PKD01,它们集成了所需组件,简化了设计。
对于这些电路,实际应用中应考虑工作频率范围、输入信号幅度、误差容忍度以及成本等因素。例如,二极管、电容和运放组成的电路通常适用于500kHz以下的频率,且在100mVpp以上的输入信号时,误差可以控制在3%以内。
总结来说,峰值检测电路的核心在于捕获并保持信号峰值,通过优化电路设计可以减少误差,提高性能。不同的实现方法适应不同的应用场景,设计师可以根据需求选择合适的方案。