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[参考译文] 如何将峰值检测器的精度提高到尽可能高的水平

Guru**** 2931100 points

Other Parts Discussed in Thread: OPA656, OPA860, THS4631

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/940064/how-to-improve-the-accuracy-of-peak-detector-as-high-as-posssible

主题中讨论的其他器件:OPA656OPA860THS4631

尊敬的 TI 专家:


  我的问题是如何将峰值检测器的精度提高到尽可能高的水平?
 

  我的应用如下所示。
  

  我想感测 v=v (t)的峰值。 可以看到、v 上升到大约200ns 内的峰值。 峰值在650V 和1050V 范围内。 它首先由 RC 分频器按比例1/350进行下调、然后由基于放大器的峰值检测器进行检测。 R 表示 OP1的稳定性。 由于 v 是周期性的、每200us 发生一次、并且应在每个周期检测其峰值、因此采用 SW1对 C 进行放电、并使峰值检测器在每个周期工作。 OP2是一个跟随器、其输出被缩小以获得适合于 ADC 输入的 VO2。
  我想知道您如何建议提高数字化峰的精度? 从峰值检测器配置以及 OPS 和 ADC 选择的角度来看。

此致


亚涛

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    亚都晨  

    您所展示的是开环峰值检测器、闭环峰值检测器的精度会更高。 这是一个双放大器解决方案、其中第二级输出通常是 JFET 或 CMOS 输入、用于降低保持压降、  

    我们在80年代末为雷达通道生产了混合版本的该 ckt、我现在没有找到这些示例、但如果没有其他人来、我会再看一些。  

    根据您的200nsec 数值、我猜可能是10MHz 至20MHz 的响应速度。 我们在80年代后期所做的工作更像是100MHz。 因此、这应该在三十年后变得简单。 您希望使用什么电源

    顺便提一下、我之前使用过的输出级是 OPA656 JFET 器件。 在+/-5V 电源上

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     您好、Michael、

    早上好!

    我想过、由于 OP1是闭环配置、那么为什么峰值检测器是开环?

    方波电压 v=v (t)阶跃在0V 和600V 之间、其周期为200us。 我想低速 ADC 在这里可以很好地工作。

    如何预测峰值检测器和 ADC 的组合的精度? 以及如何选择精确的峰值检测器配置和 ADC、OPS'模型。

    电源对我来说是灵活的。 也就是说、根据合适的放大器和 ADC 模型、我可以更改电源。

    此致

    亚涛

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    嗯、你展示的内容有很多问题

    假设您已达到峰值并从此下降、输入放大器会进入开环、从而减少对下一个峰值的响应时间

    2、输出放大器是保持电容的缓冲器、是的、它可以很精确、但可以改进。  

    我需要花一段时间来想出我知道可以正常工作的旧电路、但可能现在的 TI 人有一些东西

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    尊敬的 Michael:

    您为我提供了很好的见解。

    我会随时为您和其他 TI 专家提供优质峰值检测器。

    此致

    亚涛

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    Yatao 您好、

    您可能希望查看以下主题:

    Kai

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    您会注意到、这些都开始说它们不起作用?  

    您或许可以让这些工具正常工作、我在介绍过程中尝试了这些相对较旧的 BurrBrown 器件的应用程序/营销、但今天可能有更好的方法。  

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    您好、Michael、

    嗯、我不理解你的第一句话。 (以下是我意识到我的英语没有想象中那么好的时刻... :-)

    我想您误解了我、但这些电路将起作用!

    在90年代中期、我设计了一款采用 OPA660 (金刚石晶体管)的1nsec 峰值检测器。 应用是在 CERN 上对 GaAs 微带检测器实验进行 MIPS 检测。 目前、我们在弗赖堡大学进行了 GaAs 微带检测器实验、希望能够在 CERN 的 Atlas 检测器中使用耐辐射 GaAs 微带检测器。 遗憾的是、我们无法将相关 GaAs 电子器件的电源电流降低到一个水平。 Atlas 探测器在真空中运行...

    Kai

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    尊敬的 Kai:

      您是说我可以从线程中选择一个配置、它们比我发布的配置更准确?

      尊敬的 Kai:在此应用中、我希望确保 ADC 的数字化结果尽可能准确。

       因此、我想、借助您教授的有关 PCB 布局的所有技巧、即最短的轨道、完整的接地层、高速器件的特殊布局等、我能否在实际实验之前了解数字化结果的粗略精度? 我只是指我发布的特定应用程序、其中提供了所有数据。

    最好

    亚涛

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    Yatao 您好、

    精度在很大程度上取决于此处输入信号的形状。 请尽可能精确地指定输入信号。 显示输入信号的示波器图也是一个好主意:-)

    Kai

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    嗯、它们基本上会起作用、但一旦你说尽可能准确、就不是很好了。 OPA660实际上是由德国的 BB 设计中心在德国设计的-我后来将其迁移到 OPA860

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    尊敬的 Kai:

    示波器波形如下、时间轴为500ns/div。

    v 的形状与线性形状非常接近、只是曲率很小。

    请注意、v 从2us 起以小斜率上升、然后以大斜率快速上升。

    最好

    亚涛

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    Yatao 您好、

    您可以这样做:

    e2e.ti.com/.../yatao_5F00_ths4631_5F00_1.TSC

    与 R3一起使用可能会有所帮助。

    采用一个肖特基二极管、该二极管与 BAT17一样适用于高频、但提供更高的击穿电压。 我已将 sim 中 BAT17的击穿电压增加到20V,以模拟 HSMS-2812 :-)

    Kai

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    是的、Kai、这是更好的方法、我昨天在使其保持在峰值电压方面遇到了困难、 我一直认为它比我现在在仿真中看到的效果更好-我运行了您的文件、它也比保持值的峰值低10%多-看起来我的二极管可能具有比它们应该具有的更多的反向泄漏-  

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    好的、我使它的工作效果更好、  

    电容和泄漏更少的更好二极管模型

    2. OPA656的 TINA 库模型具有高输入泄漏、TI 网站上的模型修正了这一点、现在保持在2%以内

    这是使用一个+/-1V 输入三角波进行测试、在这里、我查看第一个放大器的输出、然后是保持电压。  

    您需要环路内的元件速度相当快、以实现总体稳定性。 这意味着捕获时的振铃更少。  

    放大保持电压后、仍然稍微低于峰值-我认为这是在输入运算放大器输出端从峰值快速转换时、峰值捕获二极管两端的反向电荷注入。  

    然后是文件、  

    e2e.ti.com/.../Initial-schematic-peak-detector-OPA727-_2B00_-OPA656.TSC

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    尊敬的 Kai:

    很抱歉耽误你的时间。 现在、借助您的仿真和措辞、我有信心使用您提出的原理图。 当我必须使用以前从未使用过的电路时、我想向您咨询。 ^。^

    但我有两件事需要您确认。

    总输入电压波形如下图所示。 我需要感应每个周期的峰值、即图中的 Vpeak1、Vpeak2、Vpeak3。 因此、我需要重置 C1保持的电压。 如果我在原理图中将模拟开关与 C1、R3并联(如我发布的配置)、峰值检测器电路是否仍然工作? (我计划在每个周期输入边沿到达之前的某个时间重置 C1。)

    2、输入电压基本上始终为正、所以运算放大器是否只使用正电源? 我看到您使用+-9V 作为电源。 嗯、输入电压从0V 上升到大约5V。 因此、也许是因为 THS4631不是轨到轨 I/O、那么需要负电源吗?

    我非常感谢您的奉献、耐心和出色的高水平。 我们确实有很多东西可以从您和 Michael 等行业领导者那里学习。 在您的帮助下、我们非常喜欢使用 TI 产品。

    此致

    亚涛

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     您好、Michael、

    很抱歉耽误你的时间。

    感谢您对我的设计的帮助。 相对误差为2%、三角波形幅值为1V。 2%误差表示直到振幅上升至3V。 但是、当我将振幅更改为4V 时、误差会以某种方式变大、这可能是由于运算放大器的输入范围限制。

    我对在反相输入和输出之间使用二极管很好奇? 也就是说、您的原理图中的 SD2和 Kai 中的 SD1是否确实有必要?

    你是如此的专业和高水平!

    此致

    亚涛

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    亚都晨  

    电路的原理是在整个周期内保持闭环、

    上升到正峰值时、整个环路闭合。 一旦输入降至低于该峰值、输入运算放大器上的二极管就会导通、并且该级保持闭环就绪、以便更快地响应下一个峰值。  

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    早上好、

      尊敬的 Michael。

      谢谢! 我将尝试一下您提出的 cckt。

      BTW、在复杂的模拟设计中、您如何才能获得如此丰富的经验和创造性? 我发现大家都很喜欢高速和高性能的各种模拟电路。

    此致

    亚涛

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    Yatao 您好、

    e2e.ti.com/.../yatao_5F00_ths4631_5F00_2.TSC

    Kai

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    很好,亚都  

    在高速放大器开发团队工作了32年、为150多种器件的推出做出了贡献-其中一部分始终适合应用程序以便与推出一起使用-这个特定的峰值检测在80年代后期我做了很多工作。 最初出现在大约1985年的 Comlinear 应用手册中、使用了电流反馈输入级和分立式 JFET 输出级。  

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    尊敬的 Kai:

    感谢你的帮助。

    我希望我的问题不会给您带来太多的工作量。

    我非常尊重和欣赏您的高水平。 您和 Michael 是模拟设计 领域的佼佼者。

    此致

    最好的亚托

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    尊敬的 Michael:

    感谢您的全程帮助。

    您的级别非常高、我将在未来的模拟设计中向您咨询。

    此致

    亚涛

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    谢谢你们热情的话语:-)

    祝您好运!

    Kai