可在寬范圍輸入頻率上工作的寬帶峰值檢測器

　　本設(shè)計實例建立在前人的基礎(chǔ)上（參考文獻1），實現(xiàn)了一個15MHz至30MHz或更高帶寬的精密峰值檢測器，具體情況要看應(yīng)用的最大輸入信號電平。本設(shè)計實例的關(guān)鍵是一個超高速比較器，它提供本應(yīng)用所需的高轉(zhuǎn)換速率與低傳播延遲。設(shè)計中采用的比較器是Analog Devices公司的AD8561，這是7ns的器件（參考文獻2）。本峰值檢測器精度保持在100Hz~14MHz范圍內(nèi)，輸入信號電平峰峰值為100mV~6V。在較高頻率下，最大可用輸入信號電平下降。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)時它有約100kΩ的大輸入阻抗，在很多應(yīng)用的測試時，它不會成為電路的大負載；3pF在15MHz時產(chǎn)生3.5kΩ的阻抗。

　　見圖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。由于運放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腳提供一個直流校正電壓。這個作用幾乎消除了IC1輸入偏壓和輸入偏流的影響。當頻率增加到25MHz時，R1、R4和C1提供少量增益提升，然后C5開始滾降增

益。

　　輸入信號通過電容耦合到輸入緩沖，因此為了能正常工作，輸入交流信號必須是一個對稱波形，如正弦波。不對稱波形在通過C2后，其峰值會有一個偏移，這樣峰值檢測器的輸出就不準確。當?shù)?腳的輸入高于第3腳的直流電平時，比較器IC3的輸出向高擺動。這一行為的結(jié)果是通過R17、D4、D5、D6和R23為保持電容C19充電。當C19上的電壓高于IC3第2腳的峰值信號電平時，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)過濾直流輸出，并衰減2.1%。這個衰減是必要的，因為輸出都會略高于IC1第3腳的實際輸入信號峰值電平。由IC2C及其相關(guān)元件組成的電路提供一個新穎的特性：當保持電容C19上的電壓增加時，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，R16和R17結(jié)點處的電壓擺幅增加。這個動作使驅(qū)動D4的脈沖幅度增加。于是，當C19的電荷增加時，維持一個對C19的恒定驅(qū)動。

　　二極管D1保持IC3的輸出電壓不超過其供電電壓。在上電時，二極管D2使提升的電壓不致達到一個大的負電平，因為這可能造成電路死鎖。比較器和二極管D3的開關(guān)動作防止由于大的正向升壓瞬變而導致的死鎖。本電路并未表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，也沒有這種趨勢。最大輸入信號為6V峰峰值，這是因為AD8561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，以避免使比較器嚴重過驅(qū)的可能性。

　　用一只100kΩ電位計替代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)整可以改善低信號電平下的精度。

　　本電路用一臺300MHz帶寬示波器作性能測量。因此，上表中的數(shù)據(jù)可能包含一些測量誤差。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)備的測量結(jié)果。