一種基于單片機(jī)的峰值檢波器

一、 引言

在低頻或超低頻的受調(diào)信號(hào)的檢測(cè)和處理過(guò)程中，當(dāng)信號(hào)通過(guò)放大達(dá)到一定的強(qiáng)度就必須對(duì)其進(jìn)行檢波，以獲得需要的信號(hào)。如在紅外分光測(cè)油儀中對(duì)紅外線的檢測(cè)，由于調(diào)制頻率很低，若用由二極管和電阻電容構(gòu)成的普通峰值檢波電路來(lái)檢波，效果會(huì)很差，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，若選擇RC電路時(shí)間常數(shù)大一些，則輸出信號(hào)的波形會(huì)好一些，但檢波輸出之后的信號(hào)幅值和檢波之前的信號(hào)幅值有明顯的差距，輸出信號(hào)幅值明顯降低，檢波效率變差，同時(shí)，信號(hào)快變部分的丟失變得嚴(yán)重；第二，若選擇RC電路時(shí)間常數(shù)小一些，則會(huì)發(fā)現(xiàn)檢波前后的信號(hào)幅值的差異變小，信號(hào)之中的快變分量明顯變好，但輸出信號(hào)的波形明顯變差，不利于對(duì)信號(hào)的A/D變換。以上兩種情況如圖1所示。

お

二、硬件設(shè)計(jì)

如何解決以上所討論的問(wèn)題呢？即要求得到檢波輸出波形良好，檢波前后的信號(hào)幅值差異小，信號(hào)快變部分丟失小，檢波效率高，以利于A/D變換的需要，一種較好的方法就是采用基于單片機(jī)(MCU)的峰值檢波電路。該電路由單片機(jī)、電子開(kāi)關(guān)、保持電路等幾個(gè)部分組成，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。おお

該電路的特點(diǎn)是利用單片機(jī)編程靈活的特點(diǎn)，外圍電路無(wú)可調(diào)件，通過(guò)單片機(jī)準(zhǔn)確產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，使低頻受調(diào)信號(hào)的檢波始終被鎖定在信號(hào)的峰值上，從而保證了峰值檢波的效率和效果。如果由于一些技術(shù)上的原因造成信號(hào)延時(shí)，為了保證檢波始終鎖定在信號(hào)的峰值上，只需要通過(guò)PC機(jī)向單片機(jī)傳送延時(shí)參數(shù)就可以了，避免了固定電路調(diào)整麻煩的問(wèn)題。該峰值檢波器的檢波輸出波形如圖３所示。

在該電路系統(tǒng)中，單片機(jī)選用MCS-51系列8位單片機(jī)，該單片機(jī)運(yùn)行速度快，功耗低、性能好。電子開(kāi)關(guān)選用4066 四模擬開(kāi)關(guān)集成電路，該集成電路的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻很小，而阻斷電阻很大，具有良好的開(kāi)關(guān)特性，而保持電路則由集成運(yùn)放構(gòu)成。其定位信號(hào)的產(chǎn)生由過(guò)零比較電路通過(guò)低頻受調(diào)信號(hào)而得到。

三、軟件設(shè)計(jì)

峰值檢波最關(guān)鍵的問(wèn)題就是要準(zhǔn)確地捕捉信號(hào)的峰值，在該電路中是利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其設(shè)計(jì)思想是以定位信號(hào)為參照，通過(guò)軟件調(diào)整延時(shí)量來(lái)準(zhǔn)確捕捉信號(hào)峰值。單片機(jī)中延時(shí)子程序的構(gòu)成框圖如圖4所示。

程序由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，本文不作具體介紹。

四、應(yīng)用

該電路系統(tǒng)在數(shù)字紅外分光測(cè)油儀的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中得到應(yīng)用，獲得了很好的應(yīng)用效果。與傳統(tǒng)的峰值檢波電路相比，其檢波效率和效果明顯提高。該電路系統(tǒng)還可以直接應(yīng)用于其他低頻率受調(diào)信號(hào)的峰值檢波。お

參考文獻(xiàn)
［1］孫涵芳.MCS-51/96單片機(jī)原理及應(yīng)用［Ｍ］.北京：航空航天大學(xué)出版社，1988.
［２］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1988.
［３］微型計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備常用芯片手冊(cè)［Ｍ］.北京：清華大學(xué)出版社，1999.