ピーク対ピーク電圧の理解

周期的な波形のピーク・ツー・ピーク電圧([]])V[]]pp)は、その最大正の振幅と最大負の振幅の違いとして定義されます。 副鼻腔信号の場合、この値は、振幅の2倍、または[FLT][FLT:[FLT:]][FLT:[FLT:[FLT:]]][FLT:[FLT:[FLT:]]]]][FLT:[FLT:[FLT:[FLT:[FLT:]]]]]]]]]]]]]][[[[[[FLT:[FLT:[FLT:[[[[[FLT:[FLT:[FLT:[FLT:[FLT:[FLT:[[[FLT:[FLT:]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

電圧測定におけるオペアンプの役割

操作アンプはアナログ信号調節の作業場です。ピークピークピーク測定回路では、入力をバッファリングして、信号のソースをロードし、弱い信号を測定可能なレベルに増幅し、精度の整合やピーク検出を最小限の誤差で実装します。現代のオペアンプは、極めて低い入力バイアス電流、広い帯域幅、および高なスルー率を提供し、低周波から高音速まであらゆるものを適切なものにします。

信号分析のためのOp Ampsの主要特徴

  • []高オープンループゲイン - フィードバックベースのピークディテクタの正確な実装を可能にし、非線形によって引き起こされるエラーを軽減します。
  • []幅帯域幅と旋回速度[ - 歪みのない高周波波形の高速上昇エッジを正確に追跡するために不可欠です。
  • []低入力オフセット電圧とドリフト - 測定ピーク値をシフトするDCエラーを最小限に抑えます。
  • []高共通モード拒絶比(CMRR)[] - 差動信号を測定するときに、一般的なモードノイズを拒絶し、騒々しい環境で精度を改善します。
  • []レール・ツー・レール入力/出力機能[] – 供給レールに近いスイング信号を処理し、使用可能な測定範囲を拡張できます。

ピーク・ツー・ピーク・ディテクタ用のオペアンプを選択する際に、エンジニアはしばしば]のようなリソースをよく相談します。アナログ・デバイスのパラメトリック・検索ツールまたは]Texas Instrumentsのオペアンプ・セレクション・ガイド[)は、デバイス特性を信号周波数、振幅、および精度要件に合わせて調整します。

アクティブピーク～ピーク測定回路の設計

アクティブピークピーク測定には、ダイオード・コンデンサーピークディテクタとピークホールド回路の精度フルウェーブ整流器が2つの一般的なアーキテクチャが存在します。それぞれに強みとトレードオフがあります。

基本的なピークの探知器の回路

古典的なピークディテクタは、フィードバックループで、オペアンプ、ダイオード、およびコンデンサーを使用します。 オペアンプは、コンデンサを入力信号のピーク電圧に充電します。 ダイオードのフォワードドロップは、オペアンプのオープンループゲインによって補償され、通常、数ミリボルトにエラーを減らす。 リセットスイッチまたはコンデンサーを横断する放電抵抗器は、回路が新しいピークを追跡することができます。 しかし、この逆流は、周波数を制限する(Schgat)。 周波数は、最大速度を制限します。

精密フルウェーブ整流器アプローチ

[プラスとマイナスのピーク検出の両方を必要とするアプリケーションでは、異なる正および負のピークホールド回路と組み合わせた精度フルウェーブ整流器は、真のピーク対ピーク電圧をもたらします。 フルウェーブ整流器は、多くの場合、2つのオペアンプといくつかのダイオードで構築され、増幅が元の信号の絶対値に等しいユニポーラ波形を生成します。 A以降のピーク‐回路は、この整流信号の最大をキャプチャし、これは、DC-F-ピークを低減するために、この周波数を低下させるための信号を出力する。 [F] および低電圧を転送する。 [F]

低パスフィルタリングとダイナミクスを保持

両設計では、ホールドコンデンサの後に低周波フィルタ(多くの場合、単純なRCステージ)は、特に大きなクレスト係数でトーンを測定するとき、信号のACコンポーネントによって引き起こされる任意のrippleを滑らかにすることができます。 カットオフ周波数は、回路が振幅変化に反応することを可能にする間、基本をフィルタアウトするのに十分な低設定する必要があります。 親指の典型的なルールは、予想される信号周波数の1/10でフィルタコーナーを設定することです。 設計フィルタの詳細な説明については、LTF - [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] ピーク] [F] [F] [F]] [F] ピーク] [F] [F] ピーク] [F] [F] [F] ピーク] [F] [F] [F] [F] [F] ピーク] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [

Opアンプベースのピーク‐ピーク‐ピーク検知器の優位性と限界

アクティブピーク対ピーク測定回路は、パッシブダイオード-コンデンサーメソッドよりも明確な改善を提供しますが、課題はなくありません。

利点

  • 高精度] - オプトアンプのフィードバックは、ダイオードのフォワード電圧低下を事実上排除し、慎重に構成された選択で0.5%未満のエラーを達成します。
  • [] 無視ロード] – 出力アンプの高入力インピーダンス (10]]]]] 8 Ω以上) は、信号ソースからほぼ電流を描画します。
  • []柔軟なゲインスケーリング[ - 外部抵抗器は、測定範囲を信号幅に合わせて調整し、マイクロボルトレベルの検出とボルトレベルの処理を可能にします。
  • 高速なオペアンプ(旋回速度> 50 V/μs)で、数百キロヘルツや数メガヘルツに達する信号のピークを捕捉できます。

制限事項

  • コンポーネントの感度 - 抵抗許容差、コンデンサー漏れ、オペアンプのオフセット電圧はすべて測定エラーに貢献します。 精密抵抗(0.1%)および低漏出コンデンサは、多くの場合、必要です。
  • 温度ドリフト - 温度でOpアンプオフセット電圧とダイオード特性が変化します。 チョッパー - 安定させたOpアンプは、ドリフトを減らすことができますが、コストを増加させます。
  • [] ホールド タイム対 リップ トレードオフ – 大容量のコンデンサーは、さざ波の拒絶を改善しますが、急激な振幅変化を追跡する回路の能力を低下させます。 アクティブ 排出回路または試料の境界トポロジーは、時間 - 変動信号に必要な場合があります。
  • 電源要件 - デュアル ‐供給のオペアンプは、単層入力を処理するための一般的ですが、単層レール対レールオペアンプは、適切なレベルのシフトで使用することができます。

信号解析のアプリケーション

アクティブピーク対ピーク測定回路は、数多くのエンジニアリング分野に展開しています。以下は、例を挙げています。

オーディオエンジニアリング

オーディオミキシングコンソールとテスト機器では、ピークからピークまでの測定は、クリップや過負荷を検知するためのRMS値よりもより有益な瞬間信号ラウドネスの正確な読み取りを提供します。 Op amp-ベースのピークディテクタは、VUメーター、スペクトラムアナライザ、およびコンプレッサー回路で見つけることができます。 応答時間が速いと、エンジニアは、ダウンストリームアンプの歪みを引き起こす可能性がある信号ピークを識別することができます。

ワイヤレス通信

RF の電力測定は頻繁に調整されたキャリアの封筒を検出することに依存しています。 ADC の続く精密ピークにピークの探知器は送信された電力レベルの実時間監視を可能にし、アンプの飽和を避け、調整可能な放出限界の承諾を保障するのを助けます。 反対のアンプのポスト アンプの増強が付いているショットキーのダイオードの探知器は細胞基地局のテストおよびインライン スペクトル分析で共通です。

医療機器

電心電図(ECG)と電気脳グラム(EEG)信号には、増幅および解析される必要がある、小型度電気活性(マイクロボルトからミリボルト)が含まれています。ピーク対ピーク電圧測定は、臨床医が心臓R‐波の強さや脳波リズムの振幅を評価するのに役立ちます。低ノイズのopアンプは、このような[アナログデバイスAD8421は、多くの場合、これらのステージを達成するために必要です。

産業センサー

加速度計および圧力トランスデューサーは、ピークからピークまでの大きさが振動強度や圧力変動に比例するAC信号を生成します。予測メンテナンスシステムでは、振動が安全な境界を超えると、アラームをトリガーする、オペアンプベースのピークディテクタがマイクロ制御回路にデータをフィードします。 ‐ 幅広い温度範囲(+ 85 °C)で動作する能力は、工場の床環境に適した回路になります。

コンテンツ

操作アンプは、正確で高速で柔軟なピークピーク電圧測定回路を構築するために不可欠です。単純なダイオード コンデンサーピークディテクタまたはより洗練された精密フルウェーブ整流器として実装されているかどうかにかかわらず、アクティブ アプローチは、パッシブの代替品よりも精度と帯域幅における注文 - 磁気度の改善を実現します。 慎重に、アンプ、ダイオード、およびサポート コンポーネントを選択することにより、エンジニアは、低周波から高周波信号の振幅を忠実にキャプチャし、これらの測定システムを生成し、RF 信号を駆動するだけでなく、高周波および信号を、高周波信号を電子回路の制御するなど、重要な制御に保ちます。