專利名稱：一種信號尖峰值的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及信號檢測領域，尤其涉及ー種信號尖峰值的檢測裝置。
背景技術(shù)：
峰值檢測是電子測量、自動化儀表以及其它相關(guān)技術(shù)領域常會遇到的問題。峰值反映了信號極為重要的方面，尤其是小信號。設計完善的峰值檢測系統(tǒng)，不僅可以用于對微弱信號進行檢測，還可以通過傳感器對其它非電信號如微弱的機械振動實現(xiàn)自動檢測和控制，從而構(gòu)成完整的測控系統(tǒng)，因此峰值檢測具有廣泛的實用價值。峰值檢測技術(shù)是數(shù)字示波器及其數(shù)據(jù)采集卡中的重要技術(shù)之一，用來實現(xiàn)波形的峰值捕捉。目前常用的方法是先求得檢測信號的平均值，但是用平均值掩蓋了被檢測信號 的突然脈沖，從而可能引起系統(tǒng)的失靈及不穩(wěn)定。若用由ニ極管和電阻電容構(gòu)成的普通峰值檢波電路來檢波，效果比較差，主要表現(xiàn)在兩個方面第一，若選擇RC電路時間常數(shù)大ー些，則輸出的信號的波形會好ー些，但檢波輸出之后的信號和檢波之前的信號幅值有明顯的差距，輸出信號幅值明顯降低，峰值檢波效率變差，同時，信號快變部分的失真嚴重。第二，若選擇RC電路時間常數(shù)小一些，則會發(fā)現(xiàn)檢波前后的信號的幅值的差異變小，信號之中的快變分量明顯變好，但輸出信號的波形明顯變差，不利于對信號的數(shù)模變換。為了準確檢測尖峰信號，同時使峰值檢測前后的信號幅值差異小，信號快變部分失真小，本實用新型提出ー種信號尖峰值的檢測裝置，該電路可準確檢測信號的尖峰值的發(fā)生時刻，根據(jù)這一功能可對測控系統(tǒng)進行優(yōu)化，避免尖峰值出現(xiàn)時信號突變給系統(tǒng)造成的影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，提供ー種信號尖峰值的檢測裝置。本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型公開了ー種信號尖峰值的檢測裝置，包括使輸入信號通過或阻斷的信號切換電路單元；對上述通過信號進行放大的放大器電路單元；對放大后信號進行尖峰值檢測的檢測電路單元；將尖峰值與基準值比較使輸出值發(fā)生躍變的比較電路単元，基于輸出值發(fā)生躍變時刻得出信號尖峰值的發(fā)生時刻。進ー步地，所述信號切換電路單元包括模擬開關(guān)或多路轉(zhuǎn)換器。進ー步地，所述模擬開關(guān)包括晶體ニ極管、晶體管、場效應管、多路模擬開關(guān)芯片。進ー步地，所述放大器電路單元包括増益可調(diào)放大器，通過信號切換電路單元輸出來改變增益。進ー步地，所述信號切換電路單元改變放大器増益的方式包括人工設定方式或CPU程序控制方式。[0013]進ー步地，所述檢測電路單元包括微分電路。進ー步地，所述檢測電路單元包括由單運算放大器組成的微分電路，其中，放大器的負輸入端與電容連接，電容前端串聯(lián)電阻，輸出端經(jīng)電阻反饋連接到負輸入端，反饋電阻并聯(lián)電容，正輸入端接地。進ー步地，所述比較電路單元包括電壓比較電路。進ー步地，所述比較電路單元包括由電壓偏置電路、反饋電路和單運算放大器組成的電壓比較電路。進ー步地，所述比較電路單元的輸出由差分電路輸出。本實用新型的有益效果，采用本實用新型的信號峰值檢測電路，峰值檢測前后的信號幅值差異小，信號快變部分失真小，電路結(jié)構(gòu)簡單，功耗低、抗干擾能力強，能夠準確獲 得信號尖峰值的準確發(fā)生時刻，同時，根據(jù)這一功能可對測控系統(tǒng)進行優(yōu)化，避免尖峰值出現(xiàn)時信號突變給系統(tǒng)造成的影響。

下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型作進ー步詳細說明。圖I為本實用新型信號尖峰值的檢測裝置的原理框圖；圖2為本實用新型實施例一信號尖峰值的檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)電路圖；圖3為本實用新型實施例一檢測電路幅頻特性圖；圖4為本實用新型實施例ー電壓比較器電路圖；圖5為本實用新型實施例一電壓比較器輸入-輸出特性圖。圖6為本實用新型實施例一電壓比較器輸出波形圖。
具體實施方式
本實施方案的技術(shù)原理針對電路檢測中的小信號，通過放大電路，檢測電路和比較電路，最終獲得信號尖峰的準確發(fā)生時刻。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。圖I為本實用新型信號尖峰值的檢測裝置的原理框圖，如圖I所示，所述信號尖峰值的檢測裝置包括使輸入信號通過或阻斷的信號切換電路單元；對上述通過信號進行放大的放大器電路單元；對放大后信號進行尖峰值檢測的檢測電路單元；將尖峰值與基準值比較使輸出值發(fā)生躍變的比較電路単元，基于輸出值發(fā)生躍變時刻得出信號尖峰值的發(fā)生時亥IJ。信號切換電路單元包括模擬開關(guān)或多路轉(zhuǎn)換器，本技術(shù)方案中其作用主要是用于信號通過或阻斷的切換。集成模擬電子開關(guān)包括晶體ニ極管、晶體管、場效應管、多路模擬開關(guān)芯片等，其與機械觸點式電子開關(guān)相比，有許多優(yōu)點切換速率快、無抖動、耗電省、體積小、工作可靠且容易控制等；但也有若干缺點導通電阻較大，輸入電流容量有限，動態(tài)范圍小等。因此集成模擬開關(guān)主要使用在高速切換、要求系統(tǒng)體積小的場合。多路轉(zhuǎn)換器是ー種模擬開關(guān)產(chǎn)品，如CMOS多路復用器，可用于信號通過或阻斷控制。放大電路單元將信號源提供的微弱信號放大去驅(qū)動負載正常工作。放大電路単元為增益可調(diào)放大器電路，對通過信號切換單元輸入的小信號按照增益帶寬進行放大，然后輸出到信號檢測電路單元。檢測電路單元主要用于檢測放大后信號的峰值，本技術(shù)方案中采用微分電路進行信號峰值的檢測，準確的說，是通過微分電路檢測輸入信號的突變值。微分電路主要用于脈沖電路、模擬計算機和測量儀器中。微分電路包括由電容C和電阻R組成的微分電路，信號經(jīng)電容C輸入電阻R輸出，RC微分電路的輸出電壓近似地反映輸入信號峰值前后沿的時間變化率；也可以選擇由電阻R和電感L組成的微分電路；為了使微分電路的輸出更加可靠，也可用RC和運算放大器構(gòu)成較復雜的微分電路來進行信號峰值檢測。比較電路単元用于將檢測電路單元輸出的尖峰值與基準值比較使輸出值發(fā)生躍變，基于輸出值發(fā)生躍變時刻從而得出信號尖峰值的發(fā)生時刻。比較電路単元包括電壓比較電路。比較電路用于對兩個或多個輸入?yún)?shù)項進行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關(guān)系等。以電壓比較電路為例，電壓比較器是集成運放非線性應用電路，它將ー個模擬量電壓信號和一個參考固定電壓相比較，根據(jù)二者大小關(guān)系，輸出電壓可從ー 種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另ー種狀態(tài)，相應輸出高電平或低電平。常用的電壓比較器有過零電壓比較器、遲滯電壓比較器、窗ロ電壓比較器，采用何種電壓比較器可根據(jù)電路要完成功能的傳輸特性進行選擇。本技術(shù)方案中檢測電路單元輸出的尖峰值通過電壓比較器與基準值比較使輸出值發(fā)生躍變，基于輸出值發(fā)生躍變時刻得出信號尖峰值的發(fā)生時刻。所述比較電路單元包括由電壓偏置電路和單運算放大器組成的電壓比較電路，電壓比較器的輸出可以通過差分電路輸出，實現(xiàn)遠距離傳輸。圖2為本實用新型信號尖峰值的檢測裝置一具體實施例的硬件結(jié)構(gòu)電路圖，如圖2所示，該檢測電路包括信號切換電路I、放大電路2、檢測電路3和比較電路4四部分。其中，信號切換電路I采用模擬開關(guān)芯片ADG1204，放大器電路2采用0P37組成可調(diào)增益放大電路，檢測電路3采用單運算放大器組成微分電路進行信號尖峰值檢測，比較電路4采用LM311電壓比較器。模擬開關(guān)芯片ADG1204調(diào)節(jié)運放0P37的電壓增益，其調(diào)節(jié)方式既可根據(jù)實際信號范圍進行人エ設置，也可由CPU程序控制。ADG1204是ー款CMOS模擬多路復用器，具有超低電容和電荷注入特性，較快的開關(guān)速度及高信號帶寬，適合信號切換應用，此外，該芯片結(jié)構(gòu)可確保功耗極低。0P37放大器具有低噪音、低漂移、高速、高增益帶寬、低輸入失調(diào)電壓的特點。本技術(shù)方案中采用0P37組成可調(diào)增益放大電路對輸入信號進行放大，通過信號切換電路調(diào)節(jié)放大器増益，放大器輸出前后信號波形形狀變化失真小，保證輸出給檢測電路單元的信號穩(wěn)定性。其中，0P37放大器米用±5V雙電源供電，同時在-5V電源與放大器之間并聯(lián)電容C8，在+5V電源與放大器之間并聯(lián)電容C13，電容C8和C13用于濾除高頻干擾信號(如聞頻紋波)。檢測電路3由RC和運算放大器組成微分電路，微分電路的輸出波形只反映輸入波形的突變部分，即只有輸入波形發(fā)生突變的瞬間才有輸出。本技術(shù)方案中，運算放大器采用LM318芯片，其同相輸入端接地，反相輸入端與電容C9串聯(lián)，電容C9前端串聯(lián)電阻R9，輸出端經(jīng)反饋電阻Rl連接到反相輸入端，反饋電阻Rl與電容C3并聯(lián)。其中，電阻R9可降低電路中的高頻噪聲，反饋電容C3用于抑制自激振蕩。其中，運算放大器LM318采用±5V雙電源供電，同時在-5V電源與放大器之間并聯(lián)電容C6，在+5V電源與放大器之間并聯(lián)電容C15，電容C6和C15用于濾除高頻干擾信號(如高頻紋波)。比較電路4采用具有遲滯特性的電壓比較器電路，由偏置電壓電路、反饋電路和運算放大器組成。運算放大器采用型號為LM311芯片，放大器的反相輸入端與電阻R5連接，在電阻R5與反相輸入端之間連接有ー個偏置電阻R4，放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻Rll連接到放大器的同相輸入端，同時放大器的同相輸入端通過ー下拉電阻R8接地，放大器輸出端與反饋電阻Rll之間連接一偏置電阻R14。其中，運算放大器LM311采用±5V雙電源供電，同時在-5V電源與放大器之間并聯(lián)電容C4,在+5V電源與放大器之間并聯(lián)電容Cll,電容C4和Cll用于濾除高頻干擾信號(如高頻紋波)。電路的具體工作原理如下I)模擬開關(guān)芯片ADG1204根據(jù)實際信號范圍通過人工設定方式或CPU程序控制方式調(diào)節(jié)放大器0P37電壓增益。2)0P37放大器對由模擬開關(guān)芯片輸出的信號進行放大,然后將放大后的信號輸出到微分電路進行峰值檢測。3)微分電路的參數(shù)計算及對放大后的信號進行峰值檢測。根據(jù)圖2中所示出的微分電路結(jié)構(gòu)，分析得出微分電路的傳遞函數(shù)公式(I)
權(quán)利要求1.ー種信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，包括使輸入信號通過或阻斷的信號切換電路單元；對上述通過信號進行放大的放大器電路單元；對放大后信號進行尖峰值檢測的檢測電路單元；將尖峰值與基準值比較使輸出值發(fā)生躍變的比較電路単元，基于輸出值發(fā)生躍變時刻得出信號尖峰值的發(fā)生時刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述信號切換電路單元包括模擬開關(guān)或多路轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述模擬開關(guān)包括晶體ニ極管、晶體管、場效應管、多路模擬開關(guān)芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述放大器電路單元包括増益可調(diào)放大器，通過信號切換電路單元輸出來改變增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述信號切換電路單元改變放大器増益的方式包括人工設定方式或CPU程序控制方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述檢測電路單元包括微分電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述檢測電路單元包括由單運算放大器組成的微分電路，其中，放大器的負輸入端與電容連接，電容前端串聯(lián)電阻，輸出端經(jīng)電阻反饋連接到負輸入端，反饋電阻并聯(lián)電容，正輸入端接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述比較電路單元包括電壓比較電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述比較電路單元包括由電壓偏置電路、反饋電路和單運算放大器組成的電壓比較電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或8或9所述的信號尖峰值的檢測裝置，其特征在于，所述比較電路單兀的輸出由差分電路輸出。
專利摘要本實用新型公開一種信號尖峰值的檢測裝置，該裝置包括使輸入信號通過或阻斷的信號切換電路單元；對上述通過信號進行放大的放大器電路單元；對放大后信號進行尖峰值檢測的檢測電路單元；將尖峰值與基準值比較使輸出值發(fā)生躍變的比較電路單元，基于輸出值發(fā)生躍變時刻得出信號尖峰值的發(fā)生時刻。采用本實用新型的技術(shù)方案，峰值檢測前后的信號幅值差異小，信號快變部分失真小，電路結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、抗干擾能力強，能夠準確獲得信號尖峰值的準確發(fā)生時刻，同時，根據(jù)這一功能可對測控系統(tǒng)進行優(yōu)化，避免尖峰值出現(xiàn)時信號突變給系統(tǒng)造成的影響。
文檔編號H03K5/1532GK202455326SQ20122002203
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者劉琳 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司