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摘要：介紹了一種正弦波的峰值檢測方法，先用正弦波產生一個控制信號，再用此信號控制采樣保持器采樣。這種方法確保了檢測的同步，有抗干擾性強，檢測迅速準確的特點。
關鍵詞：峰值檢測；正弦波

Abstract: This paper introduces a new method of peak value measurement. First, users produce a control signal according to the input sin wave, and then the signal is used to control the sampling holder. This method ensure the synchronization of measurement, and has the characteristics of strong anti-jamming and prompt detection.
Key words: Peak value measurement; Sin wave

1  前言

    在檢測控制系統中，經常要檢測信號的大小，然后把檢測結果與設定信號進行比較產生控制信號，再通過反饋電路來調節控制系統。對于這種控制系統，在交流50Hz供電的情況下，常用的是先求得檢測信號的平均值，用平均值與設定值進行比較。但使用平均值進行比較，掩蓋了被檢測信號的突然脈沖，從而可能引起控制系統的失靈及不穩定。為了提高檢測準確性，需要同時檢測波的波峰和波谷，在本文中，采用一種新的方法來實現這一功能。

2  檢測模型

    這種方法里，先對輸入正弦波進行求絕對值運算。絕對值電路輸出的信號一路進行帶通濾波（這里通過的是100Hz的波），另一路進入采樣保持器的輸入端。帶通濾波器輸出的電壓信號進入一個90度的移相電路，移相電路的輸出信號進入過零比較電路，產生方波，方波信號進入單穩電路，在方波信號的上升沿產生單穩觸發，此觸發信號用來控制前面所講的采樣保持器對絕對值電路輸出信號進行采樣。電路模塊框圖如圖1所示。

 
圖1  電路模塊圖

    假定輸入為起始點為零的正弦波，則正弦波經過電路各環節后的波形如圖2所示。

 
圖2  各個環節輸出波形

    在圖2中，采樣保持器的輸出近似為一條直線。因為采樣的是絕對值電路輸出的波峰，而測試電路的信號發生儀的輸入正弦波是穩定的，峰值不變，所以采樣保持器的輸出就是一條直線。在圖2中，可以清晰地看出各環節輸出信號的位相關系。絕對值電路把輸入的50Hz正弦波的負電壓變成正的，正電壓不變；然后取此輸出信號的基波，得到一個100Hz的正弦波；此正弦波先移相90度，再進入過零比較器產生一個方波；此方波輸入單穩電路在方波的上升沿時產生一個高電位脈沖；此脈沖控制采樣保持器采樣，在單穩輸出為低電平時（即在非暫穩態）采樣保持器保持采樣的信號。
    在本設計中，絕對值電路的輸出信號一方面產生控制信號，一方面提供被采樣信號。所以這個電路可以避免時鐘電路的應用，也避免因為不同步造成采樣的偏差。

3  電路實現

    絕對值電路是常用的，這里不再細述。帶通濾波和相移電路都采用了運算放大器，是為了在濾波和相移的同時，使輸入輸出信號的增益為1，由于都為慣用電路，這里也不細述。單穩觸發電路采用的是74LS123，B端輸入信號，A端接地，上升沿觸發，暫穩態時間常數為絕對值輸出周期的1％～2％；過零比較器采用的是National Semiconductor公司的LM311，由于過零比較器LM311在輸入為正弦波的時候，它的輸出方波在下跳和上升沿會產生振蕩，這種振蕩會引起74LS123誤觸發，所以在LM311的輸出端要對地接一個穩壓管和一個10nF的電容以消除這種振蕩，具體電路如圖3所示。
    在圖3中，R的值為5.1kΩ；C2的值為10nF，它是起消除振蕩用的；圖中的穩壓管采用2.7V的；C1為5000pF，R1為10kΩ，用這兩個元件控制單穩觸發器74LS123的暫穩態時間。Vi是輸入信號，Q是輸出信號。

圖3  電路圖

4  結語

    以這種思路設計的峰值檢測電路首先用自身的波形產生控制信號，再用這個控制信號來控制采樣峰值，所以它可以有效地消除干擾，并且實現檢測的同步。在實際應用中，以這種思路設計的電路板成功地實現了所需要的功能，并把這個電路模塊放在整個系統中，改善了原有系統的性能。這種峰值檢測方法可用于儀器儀表中的峰值檢測功能。

參考文獻:
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