Амплитудные детекторы

Амплитудными (пиковыми) детекторами называются устройства для запоминания экстремальных значений сигналов. Простейшим амплитудным детектором является выпрямитель с конденсатором на выходе (рис. 2.9, а). Его основной недостаток – большая погрешность, вызванная падением напряжения на открытом диоде. При уровнях напряжения порядка единиц и долей вольта такие детекторы вообще не могут быть использованы.

Для повышения точности применяются активные амплитудные детекторы, содержащие ОУ с отрицательной обратной связью по напряжению запоминающего конденсатора. В схеме по рис. 2.9, б при U _вх > U _вых диод открывается, и конденсатор заряжается точно до уровня до U _вх (режим записи). Прямое падение напряжения на диоде не приводит к погрешности, так как диод включен в прямую ветвь замкнутого контура. При последующем понижении U _вх на выходе ОУ возникает отрицательное напряжение насыщения, диод заперт, и конденсатор сохраняет запомненное пиковое напряжение (режим хранения).

Общими недостатками обоих описанных детекторов является пульсирующее выходное напряжение (что снижает среднее значение выходного сигнала) и зависимость величины пульсаций от сопротивления нагрузки. В промежутке между экстремумами конденсатор разряжается по экспоненциальному закону (рис. 2.9, в) с постоянной времени τ = СR _н. Очевидно, что для уменьшения пульсаций необходимо выполнение условия τ > Т, где Т – длительность периода входного сигнала. Однако при малом уровне пульсаций очередной экстремум может быть "не замечен" детектором, если он значительно меньше предыдущего. Таким образом, детекторы по рис. 2.9 могут применяться для обработки сигнала с небольшим диапазоном изменения частоты и относительно медленно меняющейся амплитудой.

На рис. 2.10 показан прецизионный амплитудный детектор. Введение второго ОУ, включенного повторителем напряжения, обеспечивает низкое выходное сопротивление и препятствует разряду конденсатора через сопротивление нагрузки. Поэтому напряжение на конденсаторе остается неизменным до следующего экстремума. Общая отрицательная обратная связь через резистор R1 обеспечивает равенство входного и выходного напряжений в процессе заряда. Диод VD1 предотвращает насыщение ОУ в режиме хранения, что повышает быстродействие детектора. Цепочка VD2, R2 введена для того, чтобы в режиме хранения на диоде VD3 было практически нулевое напряжение, при этом его ток утечки отсутствует, что предотвращает разряд конденсатора через VD3.

Для обеспечения фиксации новых экстремумов предусмотрен разрядный ключ VT1. Определять момент подачи импульса сброса необходимо путем анализа входного сигнала. Например, можно фиксировать момент перехода производной сигнала через нуль из области положительных значений в область отрицательных, т.е. точку максимума.