模电自主设计实验.doc

均值检波、峰值检波电路设计 一 实验目的 （1）设计均值和峰峰值建波电路 （2）了解均值检波、峰值检波电路原理及区别 （3）增加对运算放大器知识的理解和应用掌握能力 二 总体设计方案或技术路线 1. 反相绝对值电路 反相绝对值电路如图1所示 图1反相绝对值电路 反相绝对值电路的输入ui与输出电压uo有如下关系： 当ui0时，uo=ui；ui0时，uo=-ui 2. 均值检波电路 （1）均值检波法构建的交直流转换电路对交流信号进行半波或全波整流，再对整流输出的脉动直流信号采用积分电路得到较平缓的直流信号，直流信号的幅值就是被测信号的半波整流平均值或全波整流平均值。对于数字采样的仪表，可先将电流信号转变为电压信号再作转换，可用取样电阻替代微安表。半波整流的均值检波电路如图2所示。 图2 交流电压均值检波电路模型 　　图中R2一方面用于分压，另一方面也用于调整电容充电速度，以便与放电速度相等或接近。 　　当输入处于正半周时，二极管VD导通，向电容C充电，得到，当输入处于负半周时，二极管VD截止，电容电荷通过R放电，电容电压下降。 　　电容两端的电压波形如图3所示，可见，只要输入交流电流幅值不变，流过电流表的波形非常接近一条直线。充放电电路的时间常数越大或信号频率越高，输出波形越接近直线。充放电电路的时间常数越大，当输入电流幅值发生变化时，输出响应越慢。因此，均值检波电路较适合于幅值相对稳定或变化缓慢，而频率较高的交流电测量。 图3 均值检波电路输出电压波形 　　均值检波电路通常采用电容充放电电路作为平均值电路，由于输出为整流平均值，要求电容充放电时间常数相等。 (2) 实用的均值检波电路 　　事实上，图2的电路不论充放电时间是否相等，上述电路均不能实现严格的整流平均值： 　　a、实际二极管有压降，用于较低电压测量时，二极管压降不容忽视； 　　b、电阻电容串联电路，不是严格的平均电路。 　　综合考虑上述因数，第一个问题较容易解决，将二极管半波整流电路采用基于精密整流的绝对值电路替代即可。 　　第二个问题可以采用有源积分器替代简单阻容电路实现。 　　图4为实用的均值检波电路，图中只要去除C1，就是反相绝对值电路，本电路在A2构成反相加法器上增加积分电容，将其变为反相加法及积分电路。图中R3=2R4。 图4 实用的均值检波电路 严格的积分器是R5为无穷大，而本电路R5用于控制直流分量的增益，不能采用过大的电阻，因此，只能增大电容C1，使被测交流电频率下，C1的阻抗远远小于R5。 3.峰值检波电路 峰值检波法构建的交直流转换电路对交流信号进行半波或全波整流，再用充电电容保持整流输出的脉动直流信号的峰值，得到较平缓的直流信号，直流信号的幅值就是被测交流信号的峰值，再利用被测信号的峰值与有效值的关系即可计算出被测信号的有效值。 与均值检波电路类似，对于较低的交流电压测量，如图5所示，实用的峰值检波电路应当消除二极管压降的影响。 图5 实用的峰值检波电路 　　当Vi大于Vo时，A1输出正电源电压，D1截止，D2导通，电容C迅速充电至Vi。 　　当Vi小于Vo时，A1输出负电源电压，二极管D1导通，二极管D2截止，电容C通过电阻Rc缓慢放电。 从原理可知，两种检波电路中均有电容充放电电路，当电容充放电的时间常数远远大于输入信号周期时，输出信号趋于平滑，当输入信号周期较大或大于充放电时间常数时，输出是脉动直流信号。当输入发生变化时，电容充放电时间越长，输出响应越慢，因此，电容充放电时间应该设置在一个相对合理的时间之内，当输入信号频率过低时，输出将会出现明显的波动，测量精度也会随之降低。 三 仪器设备名称、型号 模拟、数字电子技术实验箱 1台 “集成运算放大器应用”实验插板 1块 直流稳压电源 1台 双踪示波器 1台 函数信号发生器 1台 TL084集成运算放大器 1个 四 仿真结果 1.绝对值电路仿真结果 2.均值检测电路输入信号幅值为100mV频率为1kHz时仿真结果 3.峰值检测电路输入信号幅值为100mV频率为1kH