峰值检波的各种设计
二极管峰值包络检波器的设计
二极管峰值包络检波器的设计峰值包络检波器是一种广泛应用于无线通信和雷达系统中的电路，用于从调制信号中提取出包络信号。
与常规的整流电路不同，峰值包络检波器能够准确地提取出输入信号的包络，同时不失真信号的高频特性。
本文将介绍如何设计一个基于二极管的峰值包络检波器。
首先，让我们了解一下峰值包络检波器的工作原理。
该电路的基本原理是利用二极管的非线性特性，使得输入信号的正半周被整流为直流信号，并在其中一个时刻保持其峰值。
下面是该电路的基本结构图：```+---------+IN---，---->OU+---------+```图中的IN表示输入信号，OUT表示输出信号。
接下来，我们将介绍该电路的设计步骤。
第一步是选择合适的二极管。
峰值包络检波器的设计需要选择具有合适的非线性特性的二极管。
一般情况下，选择肖特基二极管或者高速稳压二极管。
第二步是选择合适的电容。
电容的选择应尽可能大，以便提高信号的低频响应。
一般情况下，选择0.1μF或更大的电容。
第三步是确定电路的截止频率。
峰值包络检波器的截止频率取决于输入信号的最高频率和电容的值。
一般情况下，选择截止频率为输入信号频率的两倍。
第四步是电路的仿真。
可以使用电路仿真软件如Multisim或者LTSpice来模拟电路的性能，以便调整参数并优化电路性能。
第五步是实际的电路实现。
根据仿真结果，选择合适的元器件并进行电路布局和焊接。
注意保持元器件的引脚长度一致，以减少对信号的串扰。
第六步是电路的测试和调试。
使用信号发生器输入不同频率和幅度的信号，并使用示波器观察输出信号的波形和幅度。
根据测试结果，调整元器件的数值以实现最优性能。
最后，设计完成的峰值包络检波器可以应用于无线通信系统或雷达系统中。
峰值检测系统的设计
峰值检测系统的设计峰值检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成。
其关键任务是检测峰值并使之保持稳定，且用数字显示峰值。
一、设计目的1、掌握峰值检测系统的原理；2、掌握峰值检测系统的设计方法；3、掌握峰值检测系统的性能指标和调试方法。
二、设计任务及要求1、任务：设计一个峰值检测系统；2、要求：（1）传感器输出0~5mV，对应承受力0~2000kg；（2）测量值要用数字显示，显示范围是0~1999；（3）测量的峰值的电压要稳定。
三、设计原理1、设计总体方案据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示：图1 峰值检测系统原理框图2、各部分功能传感器：将被测信号量转换成电量；放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换范围；采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值；采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值；A/D 转换：将模拟量转换成数字量； 译码显示：完成峰值数字量的译码显示；数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。
三、电路设计1、传感器：本文不予考虑；2、放大器：由于输出信号为0~5mV ，1mV 对应400kg ，因此选用电压增益为400的差动放大电路（该电路精度高），如图2所示。
u 1u 2u o1图2 差动放大电路根据公式 400R )/R 2R (1R u u A 3124i o1U =+-==，分配第一级放大器放大倍数为8/R 2R 112=+，分配第二级放大器放大倍数为508400R R 34==，则选取电阻值分别为1.6K R 1=， 5.6K R 2=，2K R 3=，K 001R 4=，四只电阻均选1/8W 金属膜电阻，三个放大器可选具有高输入共模电压和输入差模电压范围，具有失调电压调整能力以及短路保护等特点的A μ741型运算放大器。
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控制量大都是用电压量；非电量检测中，通常将非电量转
换成电压量来测量；电气设备和电子仪器，大多以电压来 指示。所以，电压测量在电测技术中占有重要地位。
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电子测量原理
5.1.2 电压的特点
电压在性质上可分为直流电压和交流电压（包括所有 非正弦电压）两种。在应用上，有工频电压和电子电路电 压。前者是强电，除电压范围大外，波形、频率等都是规 则的。而后者，却具有更多的特点： 1.频率范围宽。电子电路信号的频率往往是从直流到上 GHz范围内变化。 2.电压范围广。电子电路中的电压可在nV级到MV级， 其中微伏级的电压是非常多见的。 3.波形多种多样。电子电路中除正弦波外，大量的是非 正弦波，同时交直并存，甚至串入噪声干扰。 4.电子电路的等效阻抗一般都高，有的达兆欧级。
3.数字电压表测量法
严格讲，数字电压表也属于电子电压表，但因数字部 分电路在整个仪器中占有重要地位，因而人们往往对它叫 着数字电压表。
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电子测量原理
数字电压表首先将模拟量通过模/数（A/D）转换为数 字量，然后用计数器计数，并用十进制数字显示被测电压 值。作为交流数字电压表，还必须有交流/直流（AC/DC ）转换过程。
图5-4 峰值检波原理（a）
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（b）
（c）
电子测量原理
（a）图是串联式峰值检波，电路要求：
（5-7）
式中Tmax、 Tmin是被测电压最大周期和最小周期，
RC是电容放电时间常数，RΣC是电容充电时间常数。式
（5-7）说明，充电要快，放电要慢。这样，电容的端压平 均值近似为峰值电压，即： 电路处于稳定工作状态时，只有 容C被充电；而 < 二极管工作在丙类。
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电子测量原理
峰值检波器
课程设计报告课程电子测量与虚拟仪器课程设计题目峰值检波器的设计系别年级08 专业电子科学与技术班级学号学生姓名指导教师职称讲师设计时间2011-04-04~2011-04-09前言电子测量与虚拟仪器课程设计是电子科学与技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
峰值检波器功能实现要求在已学习的基础上，通过硬件的连接设计和软件的模拟、仿真设计实现峰值检波的功能，这项设计对检验我们的学习成绩、提高我们的动手能力、锻炼独立思考等方面有重要的意义。
自20世纪90年代以来，作为测试技术与计算机技术完美结合的产物——虚拟仪器得到了迅猛发展，使得测量仪器和测量技术产生了深刻的变化。
虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程的方法，代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向。
虚拟仪器可广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、故障诊断、航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸多方面。
无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。
虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。
《电子测量技术基础》正是掌握测量技术与虚拟仪器的入门课程，它偏重于实际应用的课程，要求我们在学好理论知识的基础上，培养一定的实践动手操作能力，将所学的理论知识和实践有机结合。
电子测量与虚拟仪器课程设计是对《电子测量技术基础》课程理论知识教学和实验教学的综合和总结。
通过该课程设计，使我们对微型计算机系统的基本结构和硬/软件的工作原理有一个整体的认识，将所学的理论知识和实践有机结合，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实践问题的能力，锻炼和提高同学们的实践动手能力。
峰值检波器电路的设计
峰值检波器电路的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN峰值检波器电路的设计第一章绪论检波器，是检出波动信号中某种有用信息的装置。
用于识别波、振荡或信号存在或变化的器件。
检波器通常用来提取所携带的信息。
检波器分为包络检波器和同步检波器。
前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。
后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。
同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。
从调幅波中恢复调制信号的电路，也可称为幅度解调器。
与调制器一样，检波器必须使用非线性元件，因而通常含有二极管或非线性放大器。
检波器分为包络检波器和同步检波器。
前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。
后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。
同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。
检波器的构成检波器的作用包络检波器电路图1是典型的包络检波电路。
由中频或高频放大器来的标准调幅信号ua(t)加在L1C1回路两端。
经检波后在负载RLC上产生随ua(t)的包络而变化的电压u(t)，其波形如图2所示。
这种检波器的输出u(t)与输入信号ua(t)的峰值成正比,所以又称峰值检波器。
包络检波器波形包络检波器的工作原理可用图2的波形来说明。
在t1<t<t2时间内,输入信号瞬时值ua(t)大于输出电压u(t)，二极管导通,电容C通过二极管正向电阻ri充电,u(t)增大;在t2<t<t3时间内,ua(t)小于u(t)，二极管截止，C 通过RL放电，因此u(t)下降；到t3以后,二极管又重新导电,这一过程照此重复不已。
只要RLC选择恰当,就可在负载RLC上得到与输入信号包络成对应关系的输出电压u (t)。
可编程逻辑器件及应用 峰值检波
可编程逻辑器件及应用峰值检波可编程逻辑器件及应用峰值检波可编程逻辑器件（FPGA）是一种重要的数字电路设计工具，具有可编程性、高性能、低功耗等优势，被广泛应用于各种数字电路设计、嵌入式系统、通用计算等领域。
其中，FPGA的应用可以解决传统硬件设计存在的问题，如资源消耗大、设计周期长、灵活性差等问题。
而FPGA的峰值检波应用，是其中重要的应用之一，本文将对其进行介绍和阐述。
一、峰值检波的基本原理峰值检波（Peak Detection）是FPGA常见的应用之一，其原理是将输入信号的峰值检测出来。
具体实现方式为，将输入信号与一个值比较，当输入信号超过该值时，输出该值作为该信号的峰值，否则输出前一次的检测值。
二、峰值检波的应用场景FPGA的峰值检测应用在工业控制、自动化检测、仪器仪表等领域中广泛应用。
在工业控制方面，峰值检波可以应用于检测电机电压波形中的峰值，从而实现电机的保护；在自动化检测方面，可以用于检测信号的最大值，从而得出该信号的实际情况。
在仪器仪表方面，可以用于检测电流、电压等参数，并输出相应的数据，实现无缝衔接。
三、峰值检波的设计流程峰值检测实现的具体流程包括：选择合适的比较方式，比较输入信号与指定的比较值；判断输入信号的极性，输出该信号的正峰值或负峰值，或者输出绝对值最大的峰值；根据不同应用场景来选择不同的信号处理方法。
四、峰值检波的优缺点优点：1.能够快速检测信号的最大值，准确输出数据。
2.FPGA芯片的灵活程度，使得其具有良好的适应性和可扩展性。
3.简单实用，成本低廉，可实现高性能的检测。
缺点：1.峰值检波会过敏，导致输出的数据不够准确。
2.不同信号处理方式需要考虑到输入信号的特性，适应不同信号处理方法。
3.需要对芯片有一定的编程基础和开发经验。
总之，FPGA芯片作为数字电路设计的主要工具之一，峰值检波也是FPGA广泛应用的一个重要方面。
通过适当的设计，可以应用于工业控制、自动化检测、仪器仪表等领域中，使得新型应用的开发更加准确、稳定、可靠。
数据结构与算法 峰值检波
数据结构与算法峰值检波1. 简介峰值检波是一种常用的信号处理技术，用于检测信号中的峰值或高点。
在很多领域，如通信、音频处理、图像处理等，峰值检波都有广泛的应用。
本文将介绍峰值检波的基本原理、常见的算法和数据结构，并探讨其在实际应用中的一些问题和优化方法。
2. 基本原理峰值检波是通过对信号进行采样和比较来确定信号中的峰值。
其基本原理可以概括为以下几个步骤：2.1 采样首先，需要对信号进行采样，将连续的信号转换为离散的数据点。
采样率的选择要根据信号的频率范围和所需精度来确定。
2.2 平滑为了减少噪声对峰值检测结果的干扰，在采样后通常需要对数据进行平滑处理。
常见的平滑方法包括移动平均、加权平均等。
2.3 峰值检测在经过采样和平滑后，可以开始进行峰值检测。
峰值检测的方法有多种，下面将介绍几种常见的算法。
3. 常见算法3.1 最大值法最简单直观的峰值检测方法是找到数据中的最大值作为峰值。
这种方法简单易懂，但对于存在多个峰值或噪声较大的情况下效果不佳。
3.2 导数法导数法是一种基于信号导数的峰值检测方法。
通过计算信号的一阶或二阶导数，可以找到导数为零或极值点，从而确定峰值位置。
3.3 积分法积分法是一种基于信号积分的峰值检测方法。
通过计算信号在某个窗口内的积分值，可以找到积分达到最大或最小的窗口位置，从而确定峰值位置。
3.4 阈值法阈值法是一种基于设定阈值的峰值检测方法。
通过设定一个合适的阈值，只保留高于该阈值的数据点作为峰值。
4. 数据结构和优化在进行峰值检测时，选择合适的数据结构可以提高算法效率和准确性。
4.1 数组数组是最常用的数据结构之一，可以用于存储采样后的信号数据。
在使用数组进行峰值检测时，需要注意数组大小的选择和内存管理。
4.2 链表链表是一种动态数据结构，可以在运行时动态添加和删除节点。
在峰值检测中，链表可以用于存储平滑后的数据或峰值点的位置。
4.3 堆堆是一种特殊的二叉树结构，可以用于快速找到最大或最小值。
峰值检波的各种设计
峰值检波的各种设计峰值检波器被广泛应用于信号处理和测量领域，用于检测信号的最大幅值或峰值。
在本文中，将介绍峰值检波器的各种设计方案。
1.简单整流电路：最简单的峰值检波器设计是通过使用一个整流电路。
整流电路将信号的负半周期变为正半周期，并输出信号的最大峰值。
然而，这种方法不能精确地检测到信号的准确峰值，因为整流后的信号仍然是一个脉冲列，无法得到真实的峰值幅值。
2.峰值保持电路：为了实现准确测量信号的峰值幅值，可以使用峰值保持电路。
峰值保持电路的基本原理是通过一个电容器来存储信号的峰值，然后在一个锁存电路中保持该值直到下一个峰值出现。
这种设计能够准确地测量信号的峰值幅值，并且具有快速反应的特点。
3.过零比较器设计：过零比较器峰值检测电路是一种常用的设计方案，特别适用于高频信号的峰值检测。
该电路将信号和一个参考电平进行比较，当信号超过或等于参考电平时，输出一个脉冲。
通过对输入信号进行红外采样，可以获得信号的真实峰值幅值。
4.前沿检测电路：前沿检测电路是一种基于信号边沿的设计方案。
该电路检测信号从低电平到高电平的跳变，然后输出一个脉冲，代表信号的峰值幅值。
该设计适用于矩形波形等具有明显边沿的信号。
5.峰均值检测器：峰均值检测器是一种结合了峰值检测和均值滤波的设计方案。
该电路通过使用一个低通滤波器来对信号进行滤波，然后使用一个峰值检测器来得到信号的峰值幅值。
这种设计能够准确地测量信号的瞬态峰值，并且可以平滑信号的波动。
总结起来，峰值检波器的设计方案包括简单整流电路、峰值保持电路、过零比较器设计、前沿检测电路和峰均值检测器。
不同的设计方案适用于不同类型的信号和应用场景。
峰值检波器的选择应该基于对系统性能要求的理解和对特定应用的需求的考虑。
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一、前言
峰值检测电路（PKD，Peak Detector）的作用是对输入信号的峰值进行提取，产生输出Vo = Vpeak，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。
峰值检测电路在AGC（自动增益控制）电路和传感器最值求取电路中广泛应用，自己平时一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。
有的同学喜欢用AD637等有效值芯片作为程控增益放大器的判据，主要是因为集成的方便，但个人认为是不合理的，因为有效值和信号的正负峰值并没有必然联系；其次，实际应用中这类芯片太贵了。
当然，像电子设计竞赛是可以的，因为测试信号总是正弦波，方波等。
（本文参加了TI公司的博文比赛，觉得还行的话，希望大家帮顶一下、回复一个，谢谢大家，我会更努力的：-）
二、峰值检测电路原理
顾名思义，峰值检测器（PKD，Peak Detector）（本文默认以正峰值检测为例）就是要对信号的峰值进行采集并保持。
其效果如下如（MS画图工具绘制）：
根据这样的要求，我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。
如下图（TINA TI 7.0绘制）：
这时候我们可以选择用面包板搭一个电路，接上信号源示波器观察结果，但在这之前利用仿真软件TINA TI进行简单验证会节省很多时间。
通过简单仿真（输入正弦信号5kHz,2Vpp），我们发现仅仅一个二极管和电容器组成的峰值检测器可以工作，但性能并不是很理想，对1nF的电容器，100ms后达到稳定的峰值，误差达10%。
而且，由于没有输入输出的缓冲，在实际应用中，电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗，造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。
既然要改进，首先要分析不足。
上图检测的误差主要来自与二极管的正向导通电压降，因此我们可以用模电书上说的“超级二极管”代替简单二极管（TIN A TI 7.0绘制）：
从仿真结果来看，同等测试条件下，检测误差大大减小。
但我们知道，超级二极管有一个缺点，就是Vi从负电压变成正电压的过程中，为了闭合有二极管的负反馈回路，运放要结束负饱和状态，输出电压要从负饱和电压值一直到（V i+V二极管）。
这个过程需要花费时间，如果在这个过程，输入发生变化，输出就会出现失真。
因此，我们需要在电路中加入防止负饱和的措施，也就是说，我们输入部分
的处理环节要能够尽量跟随输入信号的电压，并提供一个尽可能理想的二极管，同时能够提供有效的输入缓冲。
一个经典的电路是通过在输入和输出间增加一个二极管，这有点类似于电压钳位（TINA TI 7.0绘制）：
经过以上的简单描述，其实我们已经可以将峰值检测器分成几个模块：（1）模拟峰值存储器，即电容器；（2）单向电流开关，即二极管；（3）输入输出缓冲隔离，即运算放大器；（4）电容放电复位开关（这部分非必须，如：如果电容值选取合适，两次采样时间间隔较大）。
三、几种峰值检测电路
采用二极管和电容器组成的峰值检测电路有多种实现方式和电路形式，在T I等公司的一下文献中，我们可以查到不少。
就自己个人实验的结果而言，二极管、电容、放大器组成的峰值检测器有效工作频率范围在500kHz一下，对100 m
Vpp以上的输入信号检测误差可达到3%以内，后文中3.2的曲线图能较有代表性地反映这类峰值检测器的性能。
3.1 分立二极管电容型
TI公司的Difet 静电计级运算放大器OPA128的DATASHEET里提供了一个很好用的峰值检测器：
TINA TI的仿真结果如下：
值得一提的是，该图有几个用心之处：（1）采用FET运放提高直流特性，减小偏置电流OPA128的偏置电流低至75fA！；（2）将场效应管当二极管用，可以有效减小反向电流同时增加第一个运放的输出驱动力；（3）小电容应该是防止自激的。
实际应用中可以用TL082双运放和1N4148来代替场效应管，性能价格比较高，详见/billyevans/193257/message.aspx。
3.2无二极管型
无二极管型是利用比较器输出的开集BJT或者开漏MOSFET代替二极管，进一步提高性价比，TI公司的LM311的DATASHEET提供了一个非常简单的峰值检测器电路：
该图作者使用TINA TI 7.0和Multisim10.1均未仿真成功，但电路应该是没有问题的，只是性能得看实验。
重点一提的是EDN英文版上有篇文章（见参考文献）提供了一种非常棒的P KD：
性能如下：
该图作者用TINA未能仿真成功，Mutisim10.1仿真成功：性能如下：
3.3集成峰值检测电路
ADI公司有一款集成的PKD——PKD01，本质也是二极管加电容的结构，性能不详。
四、其他结构峰值检测电路
在高速的环境下，二极管和电容结构的电路就无法适应了，作者见过FPGA +DAC+高速比较器组成的峰值检测器，原理很简单，就是将DAC输出和输入信号作比较，FPGA负责DAC电压输出控制和比较器输出检测。
五、参考文献
[1] 瞿安连．应用电子技术．科学技术出版社，2006
[2] 华成英，童诗白．模拟电子技术基础(第四版)．北京：高等教育出版社，20 06
[3] 德州仪器公司(中国)官方网站学习资源
[4] Inexpensive peak detector requires few components．Anthony H Smith
[5] Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits．Franco, Sergio。