Dlaczego potrzebujesz obwód detektora szczytowego? Po pierwsze, jeśli testujesz dużo sprzętu elektronicznego, potrzebujesz go. A to dlatego, że projekty takie jak ten dopuszczają poziomy zakłóceń częstotliwości radiowych.
Początkowo detektory szczytowe wyraźnie pokazywały osobisty poziom irytacji, którego słuchacz doświadcza, gdy jest narażony na zakłócenia impulsowe. Ale w dzisiejszych czasach urządzenie pomaga określić szczytową amplitudę, która zdarza się w przebiegu fali.
Ale w tym temacie jest coś więcej. I dlatego skupiliśmy się na tym, czym jest detektor szczytowy, jak działa, jak zbudować płytkę PCB detektora szczytowego i nie tylko.
Przejdźmy więc dalej.
Co to jest układ detektora szczytowego?
Projekt detektora szczytowego
Układ detektora szczytowego wykorzystuje kondensator i diodę do obserwacji szczytów powiązanego sygnału wejściowego. Innymi słowy, jeśli nie jesteś w stanie zmierzyć sygnału, który zmienia się szybko, detektor szczytowy jest idealnym rozwiązaniem.
Ponadto, możliwe jest użycie obwodu do pomiaru szybkich sygnałów, ponieważ ogranicza on maksymalną amplitudę przez krótki czas.
To powiedziawszy, istnieją dwa rodzaje obwodów detektora szczytowego: aktywny i pasywny.
Aktywne detektory szczytowe to obwody, które składają się z aktywnych składników, takich jak tranzystory. A dzięki aktywnym składnikom ma tendencję do bycia bardziej dokładnym.
Pasywny detektor szczytowy, z drugiej strony, ma pasywne składniki, takie jak kondensatory. Do tego, nie jest tak dokładny. A to dlatego, że elementy, zwłaszcza rezystory, doświadczają strat.
Jak działa obwód detektora szczytowego?
Symbol układu detektora szczytowego
W tej części odnosimy się do zasady działania aktywnego obwodu detektora szczytowego. A przebieg ten posiada diodę (D), kondensator (C) oraz op-amp. Ponadto, Vo jest napięciem wyjściowym, podczas gdy Vi jest wejściem, które przykładasz do nieodwracającego zacisku op-ampa.
Tak więc, jeśli Vc (napięcie kondensatora) jest mniejsze niż napięcie wejściowe, dioda włączy się. W konsekwencji, twój kondensator będzie się ładował. Kiedy to się stanie, twój układ zacznie działać jak wzmacniacz nieodwracający. I Vc będzie podążać za Vi.
Dalej, gdy Vc jest wyższe niż Vi, dioda się wyłączy. W konsekwencji op-amp zacznie działać w konfiguracji otwartej pętli. Ponadto, Vc będzie utrzymywać początkowe maksymalne napięcie ładowania, dopóki Vi nie wzrośnie poza maksymalne napięcie.
Przykład działania układu
Jeśli Vc ma początkową wartość 0, twoje napięcie wejściowe zostanie zastosowane do zacisku nieodwracającego. A to spowoduje, że twoja dioda się włączy. Ponadto, Vc będzie towarzyszyć przebiegowi wejściowemu aż do T2 (T reprezentuje tranzystor).
Tak więc, w t2, Vi = V2. Stąd, Vo = Vc = V2. Ale gdy czas przekroczy T2, nastąpi spadek napięcia wejściowego. Wtedy dioda zgaśnie, gdy napięcie anodowe będzie mniejsze od napięcia katodowego. Również kondensator będzie utrzymywał maksymalne napięcie do momentu, gdy przebieg osiągnie T3. I w tym czasie Vc będzie mniejsze od Vi.
Po t3, Vc będzie szło za Vi aż do osiągnięcia T4. Gdy dojdzie do T4, Vi = V3. W związku z tym Vo = Vc = V3. Gdy upłynie T4, napięcie wejściowe zacznie się zmniejszać. A dioda wyłączy się, gdy napięcie anodowe będzie mniejsze od napięcia katodowego.
Kondensator będzie kontynuował pracę z maksymalnym napięciem, dopóki Vc nie będzie mniejsze od Vi- w T5. Zatem po T5, Vc idzie z Vi aż do momentu, gdy dojdą do T6. W tym okresie Vi = V4.
Podobnie kondensator ładuje się do V5. Następnie utrzymuje napięcie do momentu nadejścia kolejnego maksymalnego napięcia lub szczytu.
Jak zbudować obwód detektora szczytowego?
Schemat obwodu detektora szczytowego z komponentami
Vânia Almeida
Komponenty, których potrzebujesz do zbudowania obwodu detektora szczytowego to:
Tranzystor (opcjonalnie)
Dioda
Płyta chodnikowa
Rezystor (10K Ohm)-opcjonalnie
Kondensator elektrolityczny (100mF)
Celem tego obwodu jest urządzenie, które pozwala na przepływ prądu tylko w jednym kierunku. W związku z tym, twoja dioda powinna mieć spadek napięcia w poprzek - jest to napięcie zaporowe. Również twój kondensator musi być duży, aby mógł utrzymać więcej ładunku.
Ponadto, napięcie znamionowe kondensatora musi odpowiadać napięciu, którego używasz. Na przykład, jeśli twoje napięcie nie przekroczy 40V, będziesz potrzebował kondensatora o napięciu 70V.
To powiedziawszy, możesz zacząć od połączenia kondensatora i diody w szeregu ze sobą. W związku z tym prąd będzie płynął w jednym kierunku - ponieważ dioda jest urządzeniem jednokierunkowym. Następnie możesz umieścić dodatnie źródło napięcia (układ powinien być w szeregu) obok diody zwierciadlanej.
Również kondensator powinien być w szeregu. W rezultacie zauważysz ruch prądu ze źródła zasilania przez diodę. Gdy to nastąpi, kondensator się naładuje. A przebieg będzie miał nowy szczyt.
Następnie kondensator naładuje się do poziomu nowego szczytu. To znaczy, że kondensator będzie podążał za sygnałem. Czyli, gdy kondensator naładuje się do ostatniego wzrostu, to trzyma ładunki.
A dzieje się tak dlatego, że dioda powstrzymuje ładunki przed wypływem z kondensatora. Czyli dioda będzie odwrotnie stronnicza w stosunku do kondensatora.
Dodatkowo zatrzymane ładunki pomogą Ci odczytać napięcie kondensatora. Dzięki temu można określić szczytową amplitudę sygnału podawanego do obwodu.
Jakie modyfikacje możesz dodać do obwodu?
Nie ma wątpliwości, że powyższy układ może wygodnie przechowywać ładunki w nieskończoność. Jednak z czasem w obwodzie może pojawić się prąd upływu z powodu prostych elementów. Dlatego możesz ponownie ustawić wartość na zero, aby uzyskać wartość szczytową dla nowych sygnałów w każdym okresie.
Ponadto, możesz wytrzeć cały ładunek kondensatora. W ten sposób kondensator będzie się rozładowywał, dopóki nie wróci do 0V.
Jak rozładować swój kondensator? Możesz to zrobić, wykonując równoległe połączenie między rezystorem a kondensatorem. Ponadto, należy pamiętać, że czas ładowania kondensatora zależy od wartości dwóch rzeczy: rezystora i kondensatora.
Na przykład, jeśli całkowity czas rozładowania twojego kondensatora wynosi 5RC, możesz obliczyć, jak długo trwa rozładowanie.
R (10k Ohm) to opór, podczas gdy C to kondensator (100mF). Zatem T = 5RC = 5(10)(100) = 5 sekund.
Oznacza to zatem, że twój obwód zresetuje się w ciągu pięciu sekund. Ale jeśli jest to zbyt krótkie, możesz zwiększyć wartości rezystora i kondensatora, aby uzyskać więcej czasu.
Ponadto, innym sposobem, w jaki możesz zbudować detektor szczytowy, który rozładowuje się okresowo, jest podłączenie tranzystora do obwodu. To znaczy, zastąpić rezystor tranzystorem.
Dodatkowo, możesz podłączyć mikrokontroler do obwodu - jeśli chcesz, aby rozładowywał się, gdy umieścisz wysokie napięcie na zacisku bramki.
Ulepszenie obwodu detektora szczytowego
Ulepszony obwód detektora szczytowego pomaga chronić źródło sygnału przed kondensatorem. Tak więc, ulepszony detektor szczytowy ma dwa op-ampy, w przeciwieństwie do kursu podstawowego, który ma jeden op-amp.
To powiedziawszy, źródło oferuje pierwszemu op-ampowi obciążenie o wysokiej impedancji. A drugi op-amp prowadzi działanie buforujące (pomiędzy obciążeniem a kondensatorem). Ponadto, należy upewnić się, że wartości obu rezystorów (R1 i R2) są równe, aby uniknąć napięcia przesunięcia.
Ponadto, aby uzyskać stabilność przed oscylacjami, należy zapewnić op-ampowi całą niezbędną kompensację częstotliwości.
Zastosowania detektora szczytowego
Możesz użyć detektora szczytowego w następujących zastosowaniach:
Urządzenia do pomiaru dźwięku
Analiza spektrometru masowego
Testy niszczące
Pomiary aparaturowe
Zawijanie się
Układ detektora szczytowego pomaga uzyskać maksymalny sygnał napięciowy na jego wejściu. Tak więc, ujemny detektor szczytowy otrzymuje najbardziej szkodliwą część sygnału wejściowego. A dodatni detektor szczytowy otrzymuje najbardziej pozytywny punkt sygnału wejściowego.
Ponadto, wyjście obwodu ma tendencję do śledzenia napięcia wejściowego aż do osiągnięcia szczytu. Ale utrzymuje wartość, gdy wejście się zmniejsza.
Jakie są Twoje przemyślenia na temat detektora szczytowego? A może masz pytania lub sugestie? Zapraszamy do kontaktu z nami.