Huippujännityksen ymmärtäminen

Ajoittaisen aallonmuodostuksen huippu-huippujännite ([]V[]) on määritelty sen suurimman positiivisen amplitudin ja sen suurimman negatiivisen amplitudin erotukseksi. Sininoidisignaalin osalta tämä arvo on kaksi kertaa amplitudi tai []V[]][[[]]]pp[[[]]]] = 2 × [[[]]]V[[[[]][[[]]]. [[FLT:]]]. [FLT:] ] ].

Op Amppien rooli jännitemittauksessa

Toimintavahvistimet ovat analogisten signaalien ilmastointia vaativia työhevosia. Huippu-huippu-mittauspiireissä ne palvelevat kolmea ensisijaista toimintoa: syötön puskurointi signaalilähteen lataamisen estämiseksi, heikkojen signaalien vahvistaminen mitattavissa olevalle tasolle ja tarkkuuskorjaus tai huipputunnistus minimaalisella virheellä. Nykyaikaiset op-vahvistimet tarjoavat erittäin alhaisia sisääntuloakuiluvirtoja, laajoja kaistanleveyksiä ja suuria nopeuksia, mikä tekee niistä sopivia kaikkeen matalataajuisesta äänivirrasta suurnopeustietovirtoihin.

Op-vahvistimien keskeiset ominaisuudet signaalianalyysiin

  • Suuri avoin voitto[ .
  • Wide kaistanleveys ja lyöntinopeus [ .
  • Hieno tulooffsetjännite ja -ajo .
  • Hyvä yleinen hylkimissuhde (CMRR) . ...
  • Rautatie-input/tuotoskyky[ .

Valitessaan op-amp huippuhuippuilmaisinta varten insinöörit usein konsultoivat resursseja, kuten [Analogisia laitteita... parametriset hakutyökalut[ tai Texas Instruments. op. amp valintaoppaat[, jotka vastaavat laitteen ominaisuuksia signaalitaajuuden, amplitudi- ja tarkkuusvaatimusten kanssa.

Aktiivisen huippu-peak-mittauspiirin suunnittelu

Aktiiviseen huippuun-huippuun-mittaukseen on kaksi suosittua arkkitehtuuria: diodinohjaimen huippuanturi ja tarkkuuskokoaaltojen tasauslaite, jota seuraa huippunopea piiri.

Peruspeak-ilmaisimen virtapiiri

Klassinen huipputunnistin käyttää op amp, diodi ja kondensaattori takaisinkytkentäsilmukkaan. Op amp ajaa diodia lataamalla kondensaattorin tulosignaalin huippujännitteelle. Diodi. Diodi.s eteenpäin pudotus kompensoi op amp.s open-loop gain, mikä vähentää virhettä tyypillisesti muutamaan millivolttiin. Reset-kytkin tai purkautumisvastuksen kautta kautta captainterin voi siirtää taajuusalueen megahertsialueelle. Tämä konfiguraatio kuitenkin kärsii diode. Yksinkertaisen puskurin (jänniteseuraajan) jälkeen kapasitorin maksimikäyttötaajuutta rajoittaa. Schottky diodin lisääminen tai nopea-elvytysdiodin käyttäminen voi siirtää taajuusalueen megahertsialueelle.

Tarkkuus täyssuuntaajalähestymistapa

Jos sovellus vaatii sekä positiivista että negatiivista huipputunnistusta, tarkkuus-aalto-ohjain yhdistettynä erilliseen positiiviseen ja negatiiviseen huippunojituspiiriin tuottaa todellisen huippu-huippujännitteen. Täysiaalto-ohjain, joka on usein rakennettu kahdella op-ampeilla ja muutamalla diodilla, tuottaa yksisuuntaisen aaltomuodon, jonka amplitudi vastaa alkuperäistä signaalia. Myöhemmin piikki-pidikepiiri tallentaa suurimman tämän korjatun signaalin, koska se vastaa huippu-huippu-huippu-arvoa. Tämä menetelmä peruuttaa diodin eteenpäin -jännitteen laskut dynaamisesti ja toimii hyvin ääni- ja matala-RF-taajuuksilla.

Matalan nopeuden suodatin ja pitodynamiikka

Molemmissa malleissa matalan kierron suodatin (usein yksinkertainen RC-vaihe) ruumassa olevan kondensaattorin jälkeen voi tasoittaa minkä tahansa signaalin aiheuttaman värähtelyn, erityisesti mitattaessa ääniä, joilla on suuri harjanteen kerroin. Katkaisutaajuus on asetettava riittävän matalaksi suodattamaan perustekijät samalla kun virtapiirin voidaan silti vastata amplitudimuutoksiin. Tyypillinen peukalosääntö on asettaa suodattimen kulmaan 1/10. alhaisin odotettu signaalitaajuus. Tarkempaa selitystä suodattimen suunnittelun vaihto-offs:sta on []Sähköinen suunnittelu.

Op-Perustettujen huippu-Peak-Detectorien edut ja rajoitukset

Aktiiviset huippuhuippumittauspiirit tarjoavat selkeitä parannuksia passiivisiin diodikondensaattoreihin, mutta niihin liittyy haasteita.

Edut

  • High tarkkuuden[ ... Op amp-palaute käytännössä poistaa diodin eteenpäin -jännitteen pudotuksen, jolloin virheet ovat alle 0,5 prosenttia huolellisella komponenttivalinnalla.
  • Negigible loadage ... .....................................................................................................................................................................................................................................
  • ]Saavutuksen skaalaus [ . Ulkoiset vastukset mahdollistavat mittausalueen räätälöinnin signaalin amplitudiin, mikä mahdollistaa sekä mikrovolttitason havaitsemisen että volttitason käsittelyn.
  • Nopea seuranta[ ... ........................................................................................................................................................................................................................................

Rajoitukset

  • Komponenttiherkkyys[ . Resistotoleranssit, kondensaattorin vuoto ja op offsetjännite kaikki vaikuttavat mittausvirheeseen. Tarkkuusvastukset (0,1%) ja pienvuotokondensaattorit ovat usein tarpeen.
  • Lämpöajo [ . Op offsetjännite ja diodiominaisuudet muuttuvat lämpötilan myötä. Chopper-stabiloidut op vahvistimet voivat vähentää driftiä, mutta nostaa kustannuksia.
  • Hold-time vs. aaltojen vaihto [ . . Suuri pitokondensaattori parantaa värähtelyn hylkäystä, mutta vähentää piirien kykyä seurata nopeita amplitudimuutoksia. Aktiivisia purkautumispiirejä tai näytteen-ja-pidätystopologiaa voidaan tarvita aika-vaihtelevia signaaleja varten.
  • Vuoden tarjontavaatimukset[ .

Sovellukset signaalianalyysissä

Aktiivisia huippuhuippumittauspiirejä käytetään useilla tekniikan aloilla.

Äänitekniikka

Äänisekoittimessa ja testilaitteissa huippu-huippumittaus antaa tarkan lukeman hetkellisestä signaalin äänekkyydestä, joka on informatiivisempi kuin RMS-arvot klippausten tai ohimenevän ylikuormituksen havaitsemisessa. Op-pohjainen huipputunnistin löytyy VU-mittareista, taajuusanalyytikoista ja kompressori/rajoitinpiireistä. Nopea vasteaika mahdollistaa sen, että insinöörit voivat tunnistaa signaalipiikit, jotka voivat aiheuttaa vääristymiä jatkovahvistimissa.

Langaton viestintä

RF-tehomittaus perustuu usein moduloidun kantolaitteen vaipan havaitsemiseen. Tarkkuushuippuhuippuanturi, jota seuraa ADC, mahdollistaa siirron tehon reaaliaikaisen seurannan, auttaa välttämään vahvistimen kyllästymistä ja varmistamaan, että päästörajoja noudatetaan. Schottky-diodiilmaisimet, joiden op amp -amp -amp -amp -ampumisen jälkeinen op -amp -vahvistin on yleinen solutukiasemien testauksessa ja kenttäspektrianalyysissä.

Lääkinnälliset laitteet

Elektrokardiogrammi (EKG) ja sähkökefalogrammi (EEG) sisältävät pienitehoista sähköistä toimintaa (mikrovoltteja millivoltteihin), jota on vahvistettava ja analysoitava. Huippuhuippujännitteen mittaus auttaa klinikoita arvioimaan sydämen R-aaltojen voimakkuutta tai aivoaaltorytmien amplitudia. Matalameluisia op-amppeja, kuten analogisia laitteita AD8421, käytetään usein näissä etupäävaiheissa tarvittavan signaali-kohinasuhteen saavuttamiseksi.

Teollisuusanturit

Kiihdytysmittarit ja paineanturit tuottavat AC-signaaleja, joiden huippu-huippuamplitiviteetti on suhteessa tärinän voimakkuuteen tai paineen vaihteluun. Ennustavissa huoltojärjestelmissä op-pohjaiset huippuilmaisimet syöttävät mikro-ohjaimille hälytyksiä, jotka laukaisevat hälytyksen, kun tärinä ylittää turvalliset raja-arvot. Kyky toimia laajalla lämpötila-alueella (-40 °C +85 °C) tekevät näistä piireistä sopivan tehdaslattiaympäristöihin.

Päätelmät

Toimintavahvistimet ovat välttämättömiä tarkkojen, nopeiden ja joustavien huipputehon mittauspiirien rakentamiseksi.Osallistuivatpa ne sitten yksinkertaisena diodinohjaimen huippuanturina tai kehittyneempänä tarkkuusmittaavana täysaaltokorjaimena, jossa on näyte ja -pidike, aktiivinen lähestymistapa tuottaa tilauksia suuresta tarkkuudesta ja kaistanleveydestä passiivisten vaihtoehtojen yli. Valitsemalla huolellisesti op amp, diodi ja tukikomponentit insinöörit voivat luoda mittausjärjestelmiä, jotka uskollisesti ottavat vastaan signaalien amplitudin matalataamisesta RF-telineisiin. Signaalianalyysin jatkuessa innovaation vauhdittaminen viestinnässä, lääketieteellisessä elektroniikassa ja teollisessa ohjauksessa on yhtä tärkeää kuin koskaan.