三类高速峰值检波器电路解析

三类高速峰值检波器电路是指峰值检波器电路的三种不同设计方案，每种设计都有其特点和应用的场合。传统峰值检波器作为第一类，通常使用运算放大器和二极管来实现信号峰值的跟踪和保持。然而，传统电路面临一些限制，比如带宽限制和充电速度慢，这些限制会影响电路的性能。第二类是改进型峰值检波器，它通过使用肖特基势垒二极管替代传统二极管来减小正向电压降，加快电路的响应速度，并减少误差。第三类是电流提升型峰值检波器，它在改进型峰值检波器的基础上增加了一个电流提升器，进一步提高了电容C1的充电速度，从而提高了电路的性能。 峰值检波器的主要功能是检测和记忆波动信号中的最大幅值，并在输出端保持这一最大值。为了实现这一功能，峰值检波器电路通常采用运算放大器来构建一个高输入阻抗的电压跟随器，并使用二极管进行半波整流，同时通过电容储存峰值电压。当输入信号的幅度变化时，峰值检波器能跟随并保持信号的峰值，直到出现新的峰值。 在传统峰值检波器中，电路的速度受到电容C1充电速度的限制。C1的充电速度受限于运算放大器U1的短路输出电流、二极管D2的正向压降、D2的换向速度，以及由电阻R1和电容C1构成的时间常数。换言之，电路的响应速度不能快于电容器的充电速度。此外，传统峰值检波器还存在振铃或振荡的风险，这需要通过适当的电路设计来避免。 改进型峰值检波器通过使用肖特基势垒二极管，显著减小了二极管的正向压降，从而提升了初始充电电流。肖特基二极管还具有较快的恢复时间，这使得电路能更快地从跟踪状态转换到保持状态。此外，由于肖特基二极管的反向恢复电荷较低，它减少了在电容器上出现的消隐脉冲电平误差。但这种改进型峰值检波器在电压降的补偿方面仍有所局限，因此需要额外的匹配二极管或电路来平衡电压降。 电流提升型峰值检波器进一步通过在电路中引入NPN双极结型晶体管（BJT）来实现电流提升。这种配置使得C1的充电电流增大，从而提高了电路的响应速度。通过匹配的NPN BJT替换匹配二极管，可以进一步加快C1的充电速度，而发射极跟随器则提供了较大的电流供应，几乎消除了充电时间常数的限制。 对于上述电路的性能分析和比较，文中提到了LTC®6244这种高速CMOS运算放大器，它具有较高的增益带宽和转换速率，以及较低的输入偏置电流和噪声性能，是适合应用于高速峰值检波器电路的元器件。 在实际应用中，不同的峰值检波器电路根据其性能特点，如速度、精度、电路复杂度和功耗等因素，适用于不同的场合。电流提升型峰值检波器尽管在速度和精度上可能表现更佳，但可能会带来更高的功率消耗。因此，在设计峰值检波器时，需要根据实际需求权衡这些因素，选择最合适的电路设计方案。