可在寬范圍輸入頻率上工作的寬帶峰值檢測(cè)器

　　本設(shè)計(jì)實(shí)例建立在前人的基礎(chǔ)上（參考文獻(xiàn)1），實(shí)現(xiàn)了一個(gè)15MHz至30MHz或更高帶寬的精密峰值檢測(cè)器，具體情況要看應(yīng)用的最大輸入信號(hào)電平。本設(shè)計(jì)實(shí)例的關(guān)鍵是一個(gè)超高速比較器，它提供本應(yīng)用所需的高轉(zhuǎn)換速率與低傳播延遲。設(shè)計(jì)中采用的比較器是Analog Devices公司的AD8561，這是7ns的器件（參考文獻(xiàn)2）。本峰值檢測(cè)器精度保持在100Hz~14MHz范圍內(nèi)，輸入信號(hào)電平峰峰值為100mV~6V。在較高頻率下，最大可用輸入信號(hào)電平下降。電路在大多數(shù)輸入電平范圍的精度為±3%。另外，與3pF電容并聯(lián)時(shí)它有約100kΩ的大輸入阻抗，在很多應(yīng)用的測(cè)試時(shí)，它不會(huì)成為電路的大負(fù)載；3pF在15MHz時(shí)產(chǎn)生3.5kΩ的阻抗。

　　見(jiàn)圖1，高輸入阻抗緩沖器包含了IC1及其相關(guān)元件，為超高速比較器IC3提供交流信號(hào)。由于運(yùn)放IC2A及其相關(guān)元件的作用，IC1的中心輸出定位于0V DC，IC2A在IC1的第6腳采集DC電平，然后為IC1的第3腳提供一個(gè)直流校正電壓。這個(gè)作用幾乎消除了IC1輸入偏壓和輸入偏流的影響。當(dāng)頻率增加到25MHz時(shí)，R1、R4和C1提供少量增益提升，然后C5開(kāi)始滾降增

益。

　　輸入信號(hào)通過(guò)電容耦合到輸入緩沖，因此為了能正常工作，輸入交流信號(hào)必須是一個(gè)對(duì)稱(chēng)波形，如正弦波。不對(duì)稱(chēng)波形在通過(guò)C2后，其峰值會(huì)有一個(gè)偏移，這樣峰值檢測(cè)器的輸出就不準(zhǔn)確。當(dāng)?shù)?腳的輸入高于第3腳的直流電平時(shí)，比較器IC3的輸出向高擺動(dòng)。這一行為的結(jié)果是通過(guò)R17、D4、D5、D6和R23為保持電容C19充電。當(dāng)C19上的電壓高于IC3第2腳的峰值信號(hào)電平時(shí)，比較器停止其輸出端的充電脈沖。在平衡狀態(tài)，比較器提供正確波幅和寬度的輸出脈沖，將C19上的電壓大約維持在輸入信號(hào)峰值電平。高輸入阻抗的直流緩沖器IC2B最大限度減少C19在充電脈沖之間的放電。

　　由R24、R25和C20構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)過(guò)濾直流輸出，并衰減2.1%。這個(gè)衰減是必要的，因?yàn)檩敵龆紩?huì)略高于IC1第3腳的實(shí)際輸入信號(hào)峰值電平。由IC2C及其相關(guān)元件組成的電路提供一個(gè)新穎的特性：當(dāng)保持電容C19上的電壓增加時(shí)，IC2C第14腳的電壓也上升。然后該電路將此電壓提升加在R16上，從而在C19上的電荷增加時(shí)，R16和R17結(jié)點(diǎn)處的電壓擺幅增加。這個(gè)動(dòng)作使驅(qū)動(dòng)D4的脈沖幅度增加。于是，當(dāng)C19的電荷增加時(shí)，維持一個(gè)對(duì)C19的恒定驅(qū)動(dòng)。

　　二極管D1保持IC3的輸出電壓不超過(guò)其供電電壓。在上電時(shí)，二極管D2使提升的電壓不致達(dá)到一個(gè)大的負(fù)電平，因?yàn)檫@可能造成電路死鎖。比較器和二極管D3的開(kāi)關(guān)動(dòng)作防止由于大的正向升壓瞬變而導(dǎo)致的死鎖。本電路并未表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，也沒(méi)有這種趨勢(shì)。最大輸入信號(hào)為6V峰峰值，這是因?yàn)锳D8561比較器的輸入共模電壓規(guī)格限制。輸入緩沖器的供電電壓為±6.5V，以避免使比較器嚴(yán)重過(guò)驅(qū)的可能性。

　　用一只100kΩ電位計(jì)替代R4可以提高電路的精度，它用作輸出電平的調(diào)節(jié)，而直流偏置調(diào)整可以改善低信號(hào)電平下的精度。

　　本電路用一臺(tái)300MHz帶寬示波器作性能測(cè)量。因此，上表中的數(shù)據(jù)可能包含一些測(cè)量誤差。表中的結(jié)果只能反映電路的性能，而非精確的數(shù)據(jù)，它們只是手頭現(xiàn)有最好設(shè)備的測(cè)量結(jié)果。