激光窄脉冲信号探测中的峰值保持电路分析
精密峰峰值检测电路
精密峰峰值检测电路
精密峰峰值检测电路电原理图如图1所示。
图1 精密峰峰值检测电路
峰值检波的原理
交流信号从TL084引脚3输入，根据运放的虚短法则引脚2具有与引脚3同样的波形；U1B 是电压跟随器，引脚7的电压幅值与电容C1上的电压相同（加一级跟随的作用是用这个跟随器提供电流支持）。
当引脚3的电压大于电容C1电压时，电阻R2上产生压降，电流从左到右。
根据运放的虚断法则引脚2不能提供电流，并且D2反偏也不会导通。
为了维持平衡只有提升R2右端的电压（既是电容C1的电压），这个充电电流从U1A的引脚1经过D1进行。
当引脚3的电压低于电容C1电压时，电阻R2上产生压降，电流从右到左。
根据运放的虚断法则引脚2不能提供电流，则这个电流只有经过D2进入U1A。
由于电压跟随器输出电压与电容C1上的电压相同，二极管D1截止，电容不能导过D1放电，电压得到保护。
电容C1有一个放电电阻R1，RC的放电时间常数τ为100ms，1S后如果没有脉冲过来则放电到电压0V。
峰峰值检测波形如图2所示。
图2 精密峰峰值检测电路工作电压波形。
一种窄脉冲激光的测量方法
一种窄脉冲激光的测量方法窄脉冲激光测量方法引言窄脉冲激光广泛应用于科学研究、医学诊断、通信技术等领域。
在许多应用中，需要对窄脉冲激光进行精确测量，以确保其性能和稳定性。
本文将介绍一种基于光电探测器的窄脉冲激光测量方法，并讨论其在实际应用中的优势和局限性。
原理窄脉冲激光的测量通常涉及测量其光强、频率、相位等参数。
在本方法中，我们将主要关注窄脉冲激光的光强测量。
窄脉冲激光的光强可以通过光电探测器进行测量。
光电探测器是一种将光信号转换为电信号的装置，其工作原理基于内部光电效应。
具体步骤1.选择合适的光电探测器首先，需要选择适合窄脉冲激光测量的光电探测器。
常用的光电探测器包括光电二极管（photodiode）和光电倍增管（photomultiplier tube）。
对于窄脉冲激光的高灵敏度测量，可以选择光电倍增管。
2.调整测量系统将光电探测器与窄脉冲激光光路连接，并调整系统使其能够有效探测激光信号。
确保光电探测器能够接收到激光的全部光强，并避免其受到外界光源的干扰。
3.测量光电信号使用示波器或数据采集卡等设备记录光电探测器输出的电信号。
根据光电探测器的特性，可以将电信号转换为对应的光强值，并进行数据处理和分析。
优势和局限性优势：1.高灵敏度：光电探测器具有较高的灵敏度，能够有效探测窄脉冲激光的微弱光信号。
2.快速响应：光电探测器具有快速响应的特点，能够实时监测窄脉冲激光的光强变化。
3.易于操作：使用光电探测器进行窄脉冲激光测量操作简单方便，适用于实验室和现场应用。
局限性：1.线性范围限制：光电探测器的线性范围有限，可能无法满足一些高光强窄脉冲激光的测量需求。
2.暗电流影响：光电探测器存在一定的暗电流，可能对窄脉冲激光测量结果产生一定影响。
结论通过光电探测器进行窄脉冲激光的测量是一种简单有效的方法。
在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的光电探测器，并注意其优势和局限性，以确保测量结果的准确性和可靠性。
未来，随着光电技术的不断发展，窄脉冲激光测量方法将得到进一步完善和应用扩展。
简单峰值保持电路
简单峰值保持电路简单峰值保持电路是一种常用的电子电路，用于保持输入信号的峰值，并将保持后的信号输出。
它可以应用于各种领域，例如通信系统、音频处理、测量仪器等。
峰值保持电路的工作原理是在输入信号中检测到峰值，并将其存储在一个电容器中。
当检测到下一个峰值时，电容器的电压被更新为新的峰值，并且保持这个峰值直到下一个峰值出现。
这种方式可以有效地保持输入信号的峰值，而不受信号变化的影响。
简单峰值保持电路的基本结构包括一个运算放大器、一个二极管和一个电容器。
运算放大器的作用是放大输入信号，并将其传递给二极管。
二极管的正极连接到电容器的一端，负极连接到运算放大器的输出端。
当输入信号的峰值大于电容器的电压时，二极管导通，将新的峰值电压存储在电容器中。
当输入信号的峰值小于电容器的电压时，二极管截断，电容器的电压保持不变。
这样，电容器的电压就始终保持着输入信号的峰值。
在实际应用中，简单峰值保持电路可以用于音频信号的保持和采样。
例如，在音频处理中，可以使用峰值保持电路来检测音频信号的峰值，以控制音量的增益。
另外，在测量仪器中，峰值保持电路可以用于检测信号的峰值，并将其转换为数字信号进行处理和显示。
除了简单峰值保持电路，还有一些改进型的峰值保持电路，例如全波峰值保持电路和样保持电路。
全波峰值保持电路可以检测输入信号的正、负半周的峰值，并将其保持。
样保持电路可以在某个时刻对输入信号进行采样，并将采样值保持在一段时间内，以便后续处理。
简单峰值保持电路是一种常用的电子电路，可以有效地保持输入信号的峰值。
它在各种领域都有广泛的应用，如通信系统、音频处理、测量仪器等。
通过合理设计和调整电路参数，可以实现不同的峰值保持功能，满足不同应用的需求。
高功率窄脉冲激光发射电路分析
雾 干 扰 能 力 的 重 要 手 段 。 是 ， 于 受 激 光 器 、 动 电路 分 布 参 数 和 工 艺 技 术 的 影 响 ， 激 光 脉 冲 宽 度 但 由 驱 ３ － ＂
窄 到 一 定 程 度 时 ． 光 脉 冲 峰 值 功 率 明 显 下 降 ． 实 现 小 体 积 的 高功 率 、 脉 冲 激 光 发 射 将 面 临 许 多 激 要 窄
王 金 花 ．姚 宏 宝 ． 子 星 刘
（ 津 津航 技 术 物 理 研 究 所 ， 津 ３ ０ ９ 天 天 ０ １ ２）
摘 要 ：激 光 发 射 电 路 是 激 光 近 炸 引 信 系 统 的 重 要 组 成 部 分 ， 其 技 术 指 标 直 接 影 响 整 个 激 光 引
信 系统 的 工 作 性 能 实现 激 光 的 高 功 率 、 窄脉 冲 是 提 高 激 光 引信 系 统 作 用 距 离 、 态 探 测 精 度 和 抗 云 动
ｗｉ ｈ ｇ ｐ ｗｅ ，ｓ ｏ —ｕｌｅ ｎ ｓ ａｌ ｏ ｕ ｅ Ｗ ｈｅ ｔ ｅ ａ ｅ ｐ ｌｅ ｗｉ ｔ ｉ ｂ ｃ ｍ ｉｇ ａｒ ｗ ｔ ｈ ｔ ｉ ｈ－ ｏ ｒ ｈ ｒ ｐ ｓ ａ ｄ ｍ ｌ ｔ ｖ ｌ ｍ ． ｎ ｈ ｌｓ ｒ ｕ ｓ Ｓ ｄ ｈ ｓ ｅ ｏ ｎ ｎ ｒｏ ｏ ｓ ｍｅ ｅ ａｎ， ｔ ｅ ｅ ｋ ｏ ｒ ｆ ａ ｅ ｐ ｌｅ ａｌ， ｗｈ ｃ ｉ ｉ ｆ ｅ ｃ ｄ ｙ ｈ ｌｓ ｒ ｄ ｖ ｎ ｃｒ ｕｔ ｏ ｃ ｒ ｉ ｔ ｈ ｐ ａ ｐ ｗｅ ｏ ｌ ｓ ｒ ｕ ｓ ｆ ｌｓ ｉｈ ｓ ｎ ｕ ｎ ｅ ｂ ｔｅ ａ ｅ ， ｒ ｉｇ ｉｃ ｉ ｌ ｉ ｄ ｓ ｂ ｔ ｇ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ， ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ，ａ ｄ Ｓ ｎ．Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉｓ ｆ ａｌ ｈ ａ ｅ ｍｉｔ ｇ ｃｒ ｕｔ ｉｔ ｕｉ ａａ ｔｒ ｉ ｒ ｎ ｒ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ Ｏ ｏ ｎ ｔｉ ａ ｅ ，ｆｒｔｏ ｌ，ｔｅ ｌ ｓｒ ｅ ｔ ｎ ｉｃ ｉ ｉ ｗａ ａ ａｙ ｅ ｔｅ ｒｔｃ ｌ ｓ ｎ ｌｚ ｄ ｈ ｏ ｅｉａｌ ｓ ｃ ｎ ｌ ｙ， ｅ ｏ ｄ ｙ，ＰＳ ＣＥ ｍ ｏ ｅ ａ ｄ ｉ ｕａｅ ｗ ａ ｅ ｗｅ ｅ ｂ ｌ． Ｔｈ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏ ＰＩ ｄ ｌ ｎ ｓｍ ｌｔｄ ｖ ｓ ｒ ｕｉ ｔ ｅ ｅ ｕｌ ｓ ｈ ｗ ｔａ ｈ ａ ａ ｉｉ ｎ ｕ ｔｎ ｅ ｆ ｌｓ ｒ ａ ｄ ｓｒ ｙ ｐ ａ ｅｅ ｆ ｄ ｓ ｈ ｒ ｅ ｌ ｏ ａ ｆｅ ｔｔｅ ｆｏ ｔ ｒ ｖ ｌｃｔ ｈ ｔｔｅ ｐ ｒ ｓｔ ｉ ｄ ｃａ ｃ ｏ ａ ｅ ｎ ｔａ ａ ｍ ｔｒｏ ｉｃ ａ ｇ ｏ ｐ ｍ ｙ ａ ｆｃ ｈ ｎｉ ｅｏ ｉ ｃ ｒ ｒ ｅ ｙ ｏ ｌｓ ｒ ｕｓ ａ ｄ ｅ ｋ ｏ ｒ Ｔｈ ｒ ｌｔｖ ｓ ｌ ｔ ｎ ｆ ａ ｅ ｐ ｌｅ ｎ ｐ ａ ｐ ｗｅ ． ｅ ｅａｉ ｅ ｏ ｕｉ ｍ ｅｈ ｄ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｆｏ ｏ ｔｏ ｓ ｒ ｇ ｖ ｎ ｒ ｍ ｄ ｖ ｎ ｉ ｕ ｔ ｅ ｉ ｎ， ｉ ｒ ｅ ｃｒ ｉ ｃ ｄ ｓｇ
基于光斑跟踪器的脉冲峰值保持电路的实现
技 术要 求 ， 设 计 了一种 脉 冲峰 值 保 持 电路 。通 过 对 该峰 值保 持 电路 的各 项 指标 进 行 理 论 分 析 ， 采 用宽 带宽跨 导放 大 器 ＭＡＸ ４ ３ ６设 计 该 峰 值保 持 电路 ， 并 对该 电路 进 行 了仿 真分 析 与 实验 研
究， 得 到 满足 参数 指标 设计要 求的 实验 结果 ： 对 于脉 宽 ５ ０ ｎ ｓ的激 光 脉 冲信 号 ， 在 输 入信 号幅 度
ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｐｏ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｋｅ ｒ ｓ ． Ｆｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ， ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｏｆ ｔ ｈｅ ｈｏ ｌ ｄｉ ｎｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ Ｍ ＡＸ４ ３６， ａ ｈｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｅ ｂａ ｎｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ — ｃ ｏ ｎｄ ｕｃ ｔ ａ ｎｃ ｅ ａ ｍｐｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ，ｗａ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｃ ｈｏ ｓ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ａ ｙ ｏ ｕｔ ｔ ｈｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｆｏ ｌ ｌ ｏ ｗｉ ｎｇ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ
大于 １ ０ ０ ｍＶ 时 ， 峰 值保 持 电路 的响 应速 度≤ ２ ｎ ｓ ， 下 垂速 率≤６ ． ０ ｍＶ／ ｇ ｓ ， 保持 精度≤ １ ． １ 。
关键词 ： 激 光 光斑跟 踪 器 ； 峰 值保 持 电路 ； 激光 脉 冲 ； 响应时间
峰值保持法
峰值保持法【原创实用版】目录1.峰值保持法的定义和原理2.峰值保持法的应用领域3.峰值保持法的优缺点4.我国在峰值保持法方面的研究和发展正文1.峰值保持法的定义和原理峰值保持法是一种信号处理技术，用于在信号波形中保持最大值。
该方法广泛应用于各种电子设备和系统中，以便捕捉和处理信号中的最大值。
峰值保持法的原理非常简单，就是在信号波形中找到最大值，并将其保持不变。
在实际应用中，这种方法可以帮助我们更好地了解信号的特性，从而优化系统性能。
2.峰值保持法的应用领域峰值保持法在许多领域都有广泛的应用，包括通信、雷达、测量和控制等。
在这些领域中，峰值保持法可以帮助我们检测信号中的最大值，从而提高系统的性能和精度。
例如，在通信系统中，峰值保持法可以用于优化信号传输，提高通信质量。
在雷达系统中，峰值保持法可以帮助我们检测目标物体的距离和方向。
在测量和控制领域，峰值保持法可以用于测量物理量的最大值，以便更好地控制和调节系统。
3.峰值保持法的优缺点峰值保持法具有许多优点，例如响应速度快、精度高、结构简单等。
这些优点使得峰值保持法成为许多领域中必不可少的信号处理技术。
然而，峰值保持法也存在一些缺点，例如容易受到噪声干扰、对信号波形的形状有一定要求等。
这些缺点在一定程度上限制了峰值保持法的应用范围。
4.我国在峰值保持法方面的研究和发展我国在峰值保持法方面有着丰富的研究和发展经验。
在过去的几十年里，我国的科研人员一直在探索峰值保持法的原理和应用，并取得了许多重要成果。
例如，我国已经成功研制出一系列具有国际先进水平的峰值保持器，广泛应用于各种电子设备和系统中。
此外，我国还在继续深入研究峰值保持法的性能和特性，以期进一步提高该技术的性能和应用范围。
总之，峰值保持法是一种重要的信号处理技术，具有广泛的应用领域和巨大的研究价值。
脉冲峰值保持器的设计方法与元件选择
放大器 的输 出电流就要越大。例如 ， ｔ＝ ０ 设 ５ｏ ｎ， 。＝ ， ＝ ２ｐ ， 由式（ ） ｓＵ ５Ｖ Ｃ ２ Ｆ 则 ７ 求得 放大 器的输 出电流要满足 ｌ ０４ Ａ， ｍ ＞ ．８ｍ 可用最大 输出电流为 ０ ６ｍ ． Ａ的跨导放大器 Ｃ ３８ Ａ ０ ０来 驱动 。若 ｔ＝ ０ｎ ， ｉ＝ ， Ｈ ２ Ｆ 则 由 ５ ｓＵ ５Ｖ Ｃ ＝ ２ｐ ， 式（ ） 得 ， ＞ ．４ ｍ ， 时 ｃ 不 能 用 ７求 ｃ ４ ８ Ａ 此
冲测量 系统 的重要 电路 。 目前 已报 道 了多 种 电 路 结构 ¨ Ｊ用 于测 量 不 同上 升 时 间 和 动 态 范 ，
１ 峰值保持器的性能分析与元件选 择
峰值保 持器 的 基 本结 构 如 图 １所 示 ， 由放 大器 Ａ 保 持二 极 管 Ｄ、 持 电容 Ｃ 缓 冲跟 随 、 保 器 Ｂ等 元 件 组 成 。为 了获 得 大 动态 范 围 和 带
围的脉冲幅度。峰值保持器要求线性 良好、 灵 敏度高和通频带宽。在峰值保持器中 ， 放大器 和保持 电容是核心元件 ， 它们 的性能直接影 响 峰值保 持器 的响应 速度 、 冲大小 、 持精 度及 过 保 成本高低。这些元件的性能选得太高 ， 则成本
高 ； 能选得 太 低 ， 不 能 满 足要 求 。但 是 ， 性 又 目 前 没 有 文献 从 理论 上 系统 介 绍 放 大器 、 持 电 保
宽， 峰值保持器 的增益通 常取 为 １ 。当脉 冲信
号 到来 时 ， Ｄ导通 ， 电 ， ｃ充 当充 电到 脉 冲峰 值时 Ｄ截止 ， Ｃ 就保 持脉 冲 的峰值 。保 持 电 容 和 放 大 器 是 影 响峰 值 保 持 器 性 能 的 主要 元 件， 它们 的合理 选择 是设计 峰值 保持 器 的关 键 。
一种高速脉冲峰值保持电路设计
噪声干扰 ， 就要加大信号脉 冲宽度以保证输 出信 号有高的信噪比， 这就要用到峰值保持电路 ， 对高
速、 微小的信号峰值进行保持输 出， 以便后续 Ａ Ｄ
电路进行采集 。峰值保持 电路是在峰值提取电路 设计基础上提 出的， 模拟峰值信号要转换成数字
Ｉ ． ． 一 ”
ｌ ｆ 端 ‘ ｊ ｊ 粪ｉ
＝＝ ＝
Ｏ１ ０． Ｓ ｍ０
睡 糕三
１． 咖 ３
可以实时对 电容进行充电， 充电结束后续 Ａ ／ Ｄ电 路将启动对输入信号的采集 。当后续 Ａ ／ Ｄ电路 处理结束 ， 通过对门信号 的控制对电容器进行放 电， 准备下一次采集 。其时序 图如图 ５所示。由 图 ５不难看 出信号 的采样速度， 已经不受门信号 的开关速度影响 ， 而现在 的采样速度完全取决于 前级运算放大器 ｕ ， 该 芯片主要起 比较作用 ， ｕ
１ 引 言
在光 电检 测 电路 中 ， 一 般 通过 对 光 电二极 管
这样的 目 标， 电路输出值需一直保持， 直到一个新 的更大的峰值出现或电路复位 。其效果原理如图
１ 所示。
微弱光电流的检测 ， 来获取光信息或其它信息， 因 光纤末端输 出的光信号通常是很微弱窄脉 冲信 号， 转换后 的电信号也非常微小窄脉冲信号， 易受
上 的电压跟 随输 出 。
大强度以及测试工业过程 中的最高温度、 最大流
量、 最大压力等。
２ 峰值保持 电路原理
峰值保持电路的作用就是对输入信号的峰值 进行提取 ， 产生输出等于输入信号峰值 ， 为了实现
在Ｐ Ｓ Ｐ Ｉ Ｃ Ｅ中对其进行仿真， 其仿真图如图 ３
史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析
史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析峰值检测电路是一种广泛应用于信号处理系统中的电路，用来检测信号中的峰值或最大值。
它可以应用于多种应用领域，例如音频处理、通信系统和图像处理等。
本文将介绍一个实用较深刻的峰值检测电路实例，并对其进行分析。
峰值检测电路的主要功能是检测输入信号的峰值，并将其保持在输出端，以便进一步处理或显示。
典型的峰值检测电路由一个整流电路和一个低通滤波器组成。
整流电路将输入信号的负半周转换为正半周，并得到一个最大值。
而低通滤波器则用于平滑输出信号，以避免过高的响应速度。
在这个实例中，我们将介绍一种基于操作放大器的峰值检测电路。
它可以检测输入信号的峰值，并将输出保持在峰值的水平上。
以下是该电路的原理图：整个电路可以分为四个关键部分：输入缩放电阻(R1和R2)、操作放大器(A1和A2)、整流电路(D1和D2)和输出低通滤波器(R3、C1和A3)。
首先，输入缩放电阻R1和R2用于调整输入信号的幅度。
这是为了适应不同幅度的信号，并将其缩放到操作放大器的工作范围内。
操作放大器A1和A2构成了一个峰值检测器的核心部分。
A1用于检测输入信号的峰值，并通过负反馈使得A2输出与A1输入相等，以保持峰值。
通过这种方式，我们可以将输入信号的峰值保持在电路的输出端。
整流电路D1和D2用于将输入信号的负半周转换为正半周。
它们通过将负半周的信号与零电平比较，并选择较大的值作为输出。
这样，我们可以在整个波形周期内得到输入信号的最大值。
最后，输出低通滤波器R3、C1和A3用于平滑输出信号，并避免过高的响应速度。
通过选择合适的滤波器参数，可以使得输出信号更加平滑，并适应不同的应用需求。
以上是该峰值检测电路的分析。
它能够实时检测输入信号的峰值，并将其保持在输出端。
这对于很多应用领域都是非常实用的，例如音频处理中的音量调节、通信系统中的信号强度检测和图像处理中的边缘检测等。
总结起来，峰值检测电路是一种实用且较深刻的电路设计。
新型高性能脉冲峰值保持电路
第17卷 第4期核电子学与探测技术V o l.17N o.41997年7月N uclea r Elect ro nics &Detectio n T ech no lo gy July 1997新型高性能脉冲峰值保持电路陈勇 李延国 吴枚(中国科学院高能物理研究所,北京,100039)本文介绍了两种新型跨导型脉冲峰值保持器,分别用于多丝正比室(M W PC )和复合晶体闪烁探测器(Phoswich)输出脉冲信号的形状和幅度分析。
电路的跨导放大级采用跨导型集成运算放大器,使电路结构简单化,且性能优良可靠,能响应输入脉冲最小上升时间分别为50ns(Pho swich )和500ns(M W PC)的信号,在40dB 的动态范围内,两电路的积分非线性均好于0.1%,特别适用于空间γ射线观测。
关键词:脉冲峰值保持电路 跨导放大器1 引言峰值保持电路是核物理实验中的重要线路单元[1～6]。
从60年代至今,峰值保持电路的前级(探测器及前置放大器)和后级(A /D 转换器等)发展极为迅速,而作为桥梁的峰值保持电路却发展得相对较慢,使其成为制约整个系统性能提高的瓶颈。
传统的峰值保持电路是电压型的[3](如图1),电路的原理简单,但积分非线性大,动态范围小(小幅度响应差,一般大于200mV ),通频带也小,在处理快信号时性能不太令人满意。
在80年代,出现了跨导型峰值保持器[1],其性能优于电压型的。
并不断发展出适合于不同需要的跨导型峰值保持器[1,2,6]。
图1 电压型峰值保持电路图2 跨导型峰值保持电路对于电压型峰值保持电路,从频域上说,由二极管D 和电容C 所组成的网络有一极点,并且由于二极管内阻不是常数,该极点位置并不固定。
而运算放大器A 本身也有极点,为了电路能够稳定工作,只好降低整个电路的通频带,这样就不适用于处理快信号。
另外,信号从输入到反馈回来需一定的时间,称回路时间t 1,所以在电容上电压V c 达到V i 的峰值时,要经过t 1时间才能反馈回来,使二极管D 截止,这样就会产生过冲,过冲V p 的大小为:V p =∫t 0+t 1t 0A 〔V i (t )-V 0(t )〕/〔C (Z d +Z C )〕d t其中Z d 和Z c 分别为二极管D 和电容C 的阻抗,A 为运算放大器的开环放大倍数。
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激光窄脉冲信号的峰值探测电路分析摘要：激光窄脉冲信号的峰值功率检测对研究激光脉冲的能量特性和评估其毁伤效果具有很大的利用价值。
本文对峰值保持电路进行改进，使其适合窄脉冲信号的峰值功率检测，并详细讨论了峰值保持电路的各项技术指标，得出放大器的带宽、转换速率，二极管的导通电阻、结电容及结间载流子的渡越时间，和缓冲器的输入电流对下垂速率及线性度的影响。
根据各技术指标的影响合理选择器件，结合A/D采集功能给出了几种电路设计方案并比较它们的优劣。
关键词：激光窄脉冲信号；峰值保持；技术指标；A/D采集Peak Holding Circuit Analysis for Laser Short Pulse SignalAbstract: A circuit which can complete peak holding function for laser short pulse signal power is with great value for its purpose to study its characteristic of energy and damage effect. In this paper, the peak holding circuit is improved to adapt to peak power detecting for laser short pulse signal , and some technical indexes ,which are OP bandwidth, slew rate, diode on-resistance, junction capacitance and carrier transit time, input current of buffer, are studied in detail for their effectiveness to droop rate and linear ratio. Based on technical indexes, several circuit design scheme are showed and compared of their good and bad with related to A/D sampling function.Keyword:laser short pulse signal；peak holding；technical index；A/D sampling1 引言在光电对抗实验中，需要对大功率激光的光参量（如功率、能量、频率、波长及光谱）特性进行详细研究。
在Nd:YAG激光实验中，通常以窄脉冲形式的低重频激光发射，脉宽、上升沿及下降沿时间都为ns量级，脉冲功率密度为KW/cm2以上，脉冲能量密度为mJ/cm2以上。
这种窄脉冲形式的信号不能直接用A/D采集，需要对信号的真实峰值采样保持，以便使用常规的A/D转换技术或多道分析仪进行测量分析。
经典的峰值保持电路频带窄，转换速率慢，线性差，下垂速率快，不适于高速采集。
本文通过对峰值保持电路的特性进行分析，给出了一种改进型的峰值保持电路设计，并配合A/D采集功能介绍了三种实现方案。
2 电路设计2.1 经典电路分析典型的峰值保持电路见图 1。
图 1典型峰值保持电路原理图它由运算放大器A、B组成，外加一个开关二极管D和保持电容C。
放大器A和B 组成电压跟随器的形式。
其工作原理为：当输入电压大于输出电压，二极管D导通，保持电容C充电，直到输入电压和输出电压相等为止。
信号峰值保持的波形如图 2所示。
V图 2峰值保持电路的输入输出波形[1]这种峰值保持电路是电压型的，积分非线性差，过冲严重，并且由于二极管存在一定的导通电压，输入与输出不完全一致，因此有必要对其进行一定的改进。
2.2 原理分析峰值保持电路是处理实时信号的，因此其性能的优劣就体现在对信号变化感知的灵敏性上，表现为电气参量对时间的微分。
前面分析了电压型的峰值保持电路性能较差，因此这里采用跨导型的峰值保持电路，见图 3。
图 3跨导峰值保持器原理图[2]其中G为跨导运算放大器，B为缓冲器，D为开关二极管，C为保持电容，I为恒流源（吸取静态电流）。
通过电压反馈，二极管的导通电压被抵消，弥补了输出存在导通电压差的不足。
对于跨导运算放大器的输出电流有()i oi g V V=- (1)其中，g为跨导，iV、oV分别为输入、输出电压。
其电路的频率特性为()i oog V ViVj c j cωω-== (2) 系统电压转移函数为()11o iV H c V jg ωω==+(3)()H ω=(4)电路的-3dB 频率点为/T g c ω=，可以看出，此电路只有一个极点。
表 1列出了跨导型峰值保持电路各项技术指标，其影响因素包括放大器的转换速率和带宽，二极管的漏电流和缓冲器的输入偏置电流。
表 1 电路技术指标对二极管的模型分析有助于器件选型，其实际模型见图 4。
图 4二极管SPICE 模型[3]其SPICE 模型涉及的参数有S I ，S R ，TT ，0j C 和j V 等。
其中S I 为饱和电流，S R 为导通电阻，TT 为载流子渡越时间，0j C 为结电容，j V 为结电压。
模型总的传递电阻为()1()()s totals s j sc j sc R H P R R R s C C s C C ⎧⎪=+=⎨++⎪+⎩导通关断(5)当外加电压时，串联导通电阻s R 能够分压，从而输出电压与输入电压之间有一定压降，这对于开关特性来说是不理想的。
因此，选取开关二极管时应该使导通电阻尽可能的小。
但从该模型不能导出二极管的瞬态特性，其瞬态特性与渡越时间TT 有关，它直接影响着二极管的开关速度。
TT 越小，开关速度越快。
二极管的结电容在高频时影响显著。
在通以高频信号时，导通时结电容影响比较小，但在关断时反向电流除了和二极管内载流子的结间渡越时间有关外，还和结电容的大小有关，因为电容在高频时等效为一定阻值的电阻，形成一定的通路。
因此为了提高二极管的关断特性，应尽量减小结电容，从而提高高频条件下电容引入的容抗，进一步减少反向漏电流。
2.3 模型改进通过前面的理论分析，对电路进行一定的改进，如图 5所示。
跨导放大器和缓冲器都选用宽带，高转换速率的放大器；电容容值选用pF 量级；二极管为高速的开关型二极管，导通电阻非常小，结电容为pF 以下；缓冲器为FET 输入型的放大器，接成跟随器形式，输入电流为pA 量级。
图 5改进的峰值保持电路3 仿真分析及方案设计3.1 仿真分析本节是基于SPICE 平台进行仿真，通过修改仿真文件中的电气参数来达到对单一指标分析的目的。
a 、 带宽的影响由于跨导集成放大器的仿真文件中的电气参数多，也没有专门的带宽修改项，而是各分布电容、电阻参数的综合影响，因此这里不通过修改仿真文件的方式，而是对信号源进行设定。
各参数定义为：r t ：信号上升时间；f t ：信号下降时间；PW:脉冲宽度；PD ：脉冲周期；(a) 4us r f t t ==，P W 10us = (b) 4ns r f t t ==，P W 10ns =图 6带宽为变化参数时，信号输入输出波形对照图比较图 6(a)和图 6(b)，信号频带分别为250KHZ 和250MHZ 。
跨导放大器MAX436的带宽为200MHZ ，因而图 6(b)中出现严重的上冲现象，而图 6(a)中信号的保持特性良好。
因此，上冲依赖于放大器的带宽。
b 、 开关二极管的影响(a)02-12j C E =，16R s =Ω，TT=12ps (b)02-9j C E =，160R s =Ω，TT=12ns图 7二极管内部参数变化时，信号输入输出波形对照图比较图 7(a)和图 7(b)，结电容大导致漏电流的增大，波形不能保持。
导通电阻越小，跟踪特性越好，输入与输出越接近。
渡越时间越小，漏电流越小，下垂速率越小。
总之，下冲与二极管的特性有关。
c 、缓冲器输入电流的影响(a)2in I nA = (b)2in I A μ=图 8缓冲器输入电流为变化参量时，信号输入输出波形对照图比较图 8(a)和图 8(b)，缓冲器的输入电流越小，电容的漏电流越小，下垂速率越小。
因而建议缓冲器采用FET 输入的放大器，输入电流为pA 量级。
3.2 方案设计针对上节分析的结论，下面列出了对宽频窄带脉冲信号的峰值进行A/D 采样的几种设计方案。
方案一 选用高速宽带的跨导放大器，结电容小的高速开关二极管（如1N4148）以及FET输入的高速宽带缓冲放大器，利用单片机内置的ADC 进行采样、量化和编码，然后进行数据处理。
其结构见图 5。
优点是降低了对A/D 采集模块高采样率的要求，不足在于对电路自身的指标要求高，器件选型较困难。
方案二 选用高速宽带的跨导放大器，结电容小的高速开关二极管，宽带缓冲放大器（如MAX4178），后加高精度的采样保持器，再利用单片机进行数据处理。
设计结构见图 9。
优点是对电路的要求不高，选型较容易，缺点是由于比较器的参考电压需要人为调节，对信号的质量有一定限制。
图 9峰值采样保持器原理图方案三 选用高速宽带的跨导放大器，结电容小的高速开关二极管，宽带缓冲放大器（如MAX4178），后加高速的ADC ，然后通过FPGA 接收数据进行处理。
设计结构见图 10。
优点是电路清晰，实现容易，不足在于需要对高速采集的信号进行细致的调试，PCB 制版面积较大。
图 10高速峰值采样保持器原理图4 结束语峰值保持电路的跟踪和保持能力与放大器的通频带和转换速率、二极管的结电容和载流子渡越时间以及缓冲器的输入偏置电流有关。
要提高峰值保持电路的跟踪能力，需要选用通频带宽和转换速率高的跨导放大器和缓冲器，以及渡越时间小的高速开关二极管；要提高其保持能力，需要选用结电容小的高速开关二极管和输入偏置电流小的缓冲器。
通过实验对三种方案的可行性进行了论证，其应用场合受现有器件技术参数的影响，应根据不同的信号参数选取不同的结构。
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