摘要: 快速峰值检测器对放大器提出了不同寻常的要求。为了防止放大器内部节点的输出级过速,需要高摆幅率。
快速峰值检测器对放大器提出了不同寻常的要求。为了防止放大器内部节点的输出级过速,需要高摆幅率。这种情况会导致长时间过载或直流精度错误。为了支持输出端的高摆率,放大器必须向检测器的容性负载提供大电流。使这些问题复杂化的是放大器不稳定与大容性负载的问题,以及输出电压的准确性。
LT1190是该应用的理想选择,具有高400V/μs转换率,大50mA输出电流和宽70度相位裕度。图1的闭环检峰电路在反馈回路内使用了肖特基二极管以获得良好的精度。20欧姆电阻R(O)隔离0.01μF负载,防止振荡。正弦波输入下的直流误差如图2所示。DC值通过DVM读取。在低频时,误差很小,主要是由检测器电容在周期之间的衰减引起的。随着频率的增加,由于电容器充电时间的减少,误差也随之增加。在此期间,超速成为一个非常小的正弦波周期的一部分。最后,在大约4MHz时,由于运算放大器的摆率限制,误差迅速上升。为了比较起见,LM118的误差也被绘制为V(IN) = 2V(P-P)。
图1所示 闭环峰值检测器。
图2 闭环峰值检测器误差与频率的关系。
一个快速肖特基二极管峰值检测器可以建立一个1000pF电容器,和10k下拉。虽然这个简单的电路非常快,但由于二极管阈值的误差和它的低输入阻抗,它的实用性有限。使用图3的LT1190电路可以提高这个简单电路的精度。在这个开环设计中,检测器二极管是D1,电平移位或补偿二极管是D2。负载电阻R(L)连接到-5V,一个相同的偏置电阻RB用于偏置补偿二极管。等值电阻器确保二极管的降是相等的。较低的R(L)和R(B)值(1k到10k)提供快速响应,但代价是较差的低频精度。R(L)和R(B)的高值提供了良好的低频精度,但会导致放大器的摆速限制,导致低频精度差。一个很好的折衷可以通过增加一个反馈电容C(FB)来提高(-)输入的负压转率。正弦波输入的直流误差如图4所示,用DVM读取。为了比较起见,绘制了LM118误差以及简单肖特基探测器的误差。
图3 开环高速峰值检测器。
图4 开环峰值检测器误差与频率的关系。
用图5的电路可以制作一个快速脉冲检测器。一个非常快的输入脉冲将超过放大器的摆幅率,造成一个很长的过载恢复时间。
图5 快速脉冲检测器。
对输入进行一定数量的dv/dt限制可以帮助解决这种过载情况,但是这会延迟响应。图6显示了探测器误差与脉冲宽度的关系。图7是对宽为80ns的4V(P-P)输入的响应。照片中最大输出摆压率为70V/μs。该速率由70mA电流限制驱动1000pF设定。作为性能基准,LM118的峰值检测和解决相同幅度的输入需要1.2μs。这种较慢的响应部分是由于LM118的较低的转换率和较低的相位裕度。
图6 探测器误差vs脉冲宽度。
图7 开环峰值检测器响应。
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