高速脈沖峰值甄別采樣電路的制作方法
【專利摘要】一種高速脈沖峰值甄別采樣電路，它包括電壓比較器LM311、采樣保持芯片LF398、觸發(fā)器SN74LS74、模擬開關(guān)MAX4541及電阻、電容，其特征在于：以高速電壓比較器LM311、保持采樣芯片LF398和觸發(fā)器SN74LS74為核心元件的脈沖峰值判斷保持電路，其中電壓比較器LM311用來判斷脈沖是否達(dá)到峰值，保持采樣芯片LF398將峰值電壓保持一段時間，觸發(fā)器SN74LS74觸發(fā)MCU控制單元完成AD的采樣；MCU控制單元以C8051F410單片機(jī)為核心，接收來自觸發(fā)器的采樣信號，發(fā)送AD采樣的命令以及控制保持電容的充放電。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)試，滿足了能譜分析中脈沖幅度分析器AD采樣的要求。
【專利說明】高速脈沖峰值甄別采樣電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高速脈沖峰值甄別采樣電路，特別是涉及一種應(yīng)用在能譜分析中脈沖幅度分類及計(jì)數(shù)的電路中。

【背景技術(shù)】
[0002]峰值保持電路具有保持和采樣兩個狀態(tài)。處于采樣狀態(tài)時，電路的輸出始終跟隨輸入信號；處于保持狀態(tài)時，電路的輸出保持著前一次米樣結(jié)束前瞬間的輸入量。在高速峰值采集過程中，為了保證AD轉(zhuǎn)換的精度，在轉(zhuǎn)換過程中其輸入信號變化量不能大于




dVin
1/2LSB。假設(shè)輸入信號Vin = Vm.sincot，則Vin的最大變化率為=當(dāng)AD轉(zhuǎn)換器的分辨率為η位，轉(zhuǎn)換時間為t時，為保證AD轉(zhuǎn)換器的正常工作，則可得輸入信號所允許的最大頻率為Zmax =-^設(shè)8位AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間t = lOOus，代入上式計(jì)算可

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得，AD轉(zhuǎn)換器的所允許的最大輸入信號頻率fmax = 6Hz。為獲取高頻的脈沖信號峰值，必須在信號AD轉(zhuǎn)換器之前對其峰值進(jìn)行保持。
[0003]傳統(tǒng)的峰值保持電路原理圖如圖1所示，由集成運(yùn)算放大器，二極管和電容構(gòu)成。在傳統(tǒng)的峰值保持電路中，輸入信號通過由運(yùn)算放大器組成的電壓跟隨器后向保持電容充電，直到充到輸入電壓的最大值。在理想情況下，保持電容可以保持輸入信號的峰值電壓，但是實(shí)際中二極管的反向電阻不是無窮大，電路下一級也存在電阻并且保持電容存在漏電。從頻域來看，二極管和保持電容組成的網(wǎng)絡(luò)積分非線性大、動態(tài)范圍小且存在極點(diǎn)，由于二極管內(nèi)部電阻不是恒定值，極點(diǎn)的位置不固定。通過這樣的電路采集到的峰值信號，不能滿足高速脈沖信號處理的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高速脈沖峰值甄別采樣電路。
[0005]本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案是，一種高速脈沖峰值甄別采樣電路，包括高速電壓比較器LM311、采樣保持芯片LF398、觸發(fā)器SN74LS74、模擬開關(guān)MAX4541及電阻、電容，構(gòu)成信號過濾單元、峰值甄別單元、觸發(fā)單元、峰值保持單元、采樣單元組成，其特征在于:
[0006]信號過濾單元由兩個高速電壓比較器LM311和兩個BOURNS精密電位器構(gòu)成，信號過濾單元的輸出端與峰值甄別單元的輸入端連接；
[0007]峰值甄別單元由I個高速電壓比較器LM311和信號保持電路構(gòu)成，峰值甄別單元的命令輸出端作為所述觸發(fā)單元的控制端；峰值甄別單元的信號輸出端與所述峰值保持單元的輸入端連接；
[0008]觸發(fā)單元即SN74LS74觸發(fā)器，與峰值保持單元的控制端連接；
[0009]峰值保持單元由采樣保持芯片LF398、保持充電電容、模擬開關(guān)MAX4541構(gòu)成，所述信號保持電路的信號保持端與保持充電電容的一端連接，保持充電電容的另一端接地；所述保持充電電容接地端與模擬開關(guān)的公共端連接，所述保持充電電容的另一端與模擬開關(guān)的常開端連接；
[0010]采樣單元由AD電路和參考電壓基準(zhǔn)電路構(gòu)成,采樣單元與峰值保持單元連接。
[0011]以高速電壓比較器LM311、采樣保持芯片LF398和觸發(fā)器SN74LS74為核心元件的脈沖峰值判斷保持電路，其中高速電壓比較器LM311用來判斷脈沖是否達(dá)到峰值，采樣保持芯片LF398將峰值電壓保持一段時間，觸發(fā)器SN74LS74觸發(fā)MCU控制單元完成AD的采樣；MCU控制單元以C8051F410單片機(jī)為核心，接收來自觸發(fā)器的采樣信號，發(fā)送AD采樣的命令以及控制保持電容的充放電。采樣電路選用高速AD采樣芯片TLC4545，當(dāng)收到MCU的采樣命令后，迅速完成AD采樣任務(wù)。
[0012]本實(shí)用新型提出的一種高速脈沖峰值甄別采樣電路，其優(yōu)點(diǎn)在于:采用高速低功耗電壓比較器LM311判別脈沖幅度，電壓上閾、下閾由可調(diào)精密電位器分壓獲得，采用Nat1nal Semiconductor公司的采樣保持芯片LF398實(shí)現(xiàn)采樣保持功能,其控制端可直接接于TTL、CM0S L邏輯電平，LOGIC引腳電平?jīng)Q定電路處于采樣或者保持狀態(tài)，采用觸發(fā)器SN74LS74發(fā)送信號給MCU控制AD采樣。采用C8051F410單片機(jī)作為控制器，其功耗低響應(yīng)快，很好地實(shí)現(xiàn)了電路開發(fā)需求?？梢詫Ω咚倜}沖進(jìn)行峰值展寬，從而保證AD采樣的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型選用感應(yīng)吸收與漏電流均較小的聚苯乙烯電容作為保持電容，降低了誤差，提高了采樣的精度。本實(shí)用新型提出的設(shè)計(jì)方法簡單易懂，能夠被設(shè)計(jì)者很容易的掌握并應(yīng)用在集成電路設(shè)計(jì)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0014]圖1為傳統(tǒng)峰值保持電路原理圖
[0015]圖2為高速脈沖采樣流程圖
[0016]圖3為高速脈沖峰值甄別采樣電路原理圖

【具體實(shí)施方式】
[0017]由圖1所示，傳統(tǒng)的峰值保持電路由集成運(yùn)算放大器，二極管和電容構(gòu)成。
[0018]由圖2可見，高速脈沖采樣流程為，首先判斷脈沖峰值的到來，然后觸發(fā)脈沖峰值保持電路，隨后觸發(fā)MCU發(fā)布采樣命令，最后采樣電路完成峰值信號采樣。
[0019]由圖3可見，一種高速脈沖峰值甄別采樣電路，它包括電壓比較器LM311、采樣保持芯片LF398、觸發(fā)器SN74LS74、模擬開關(guān)MAX4541及其他電阻電容。圖中，電壓比較器U3和U4共同完成脈沖幅度檢測范圍的確定，當(dāng)輸入的脈沖信號在幅度檢測范圍內(nèi)時，電壓比較器U3和U4輸出端實(shí)現(xiàn)線與功能；此時采樣保持芯片U5工作在采樣狀態(tài)，輸出OUTl跟隨輸入信號INPUT變化；峰值沒有到來時，OUTl電壓值小于輸入信號INPUT的電壓值，電壓比較器U6輸出低電平，觸發(fā)器U7不觸發(fā)；當(dāng)峰值到來時，電壓比較器U3、U4和采樣保持芯片U5狀態(tài)保持不變，而由于OUTl電壓值大于輸入信號INPUT的電壓值，電壓比較器U6輸出高電平，產(chǎn)生上升沿，觸發(fā)器U7觸發(fā)，運(yùn)輸出低電平，采樣保持芯片U8工作于電壓保持狀態(tài)，
同時IQ輸出高電平，向單片機(jī)發(fā)送中斷信號，通知單片機(jī)峰值到來，單片機(jī)收到信號后，啟動AD轉(zhuǎn)換，完成最后的采樣。AD轉(zhuǎn)換完成后，單片機(jī)向觸發(fā)器發(fā)送清零信號，同時控制模擬開關(guān)SI閉合，保持電容Cl和C2進(jìn)行放電，等待下一個脈沖的到來。
【權(quán)利要求】
1.一種高速脈沖峰值甄別采樣電路，由高速電壓比較器LM311、采樣保持芯片LF398、觸發(fā)器SN74LS74、模擬開關(guān)MAX4541及電阻、電容構(gòu)成信號過濾單元、峰值甄別單元、觸發(fā)單元、峰值保持單元、采樣單元組成，其特征在于: 信號過濾單元由兩個高速電壓比較器LM311和兩個BOURNS精密電位器構(gòu)成，信號過濾單元的輸出端與峰值甄別單元的輸入端連接； 峰值甄別單元由I個高速電壓比較器LM311和采樣保持芯片LF398構(gòu)成，峰值甄別單元的命令輸出端作為所述觸發(fā)單元的控制端；峰值甄別單元的信號輸出端與所述峰值保持單元的輸入端連接； 觸發(fā)單元即SN74LS74觸發(fā)器，與峰值保持單元的控制端連接； 峰值保持單元由采樣保持芯片LF398、保持充電電容、模擬開關(guān)MAX4541構(gòu)成，所述采樣保持芯片的信號保持端與保持充電電容的一端連接，保持充電電容的另一端接地；所述保持充電電容接地端與模擬開關(guān)的公共端連接，所述保持充電電容的另一端與模擬開關(guān)的常開端連接； 采樣單元由AD電路和參考電壓基準(zhǔn)電路構(gòu)成，采樣單元與峰值保持單元連接。
【文檔編號】G01R19/25GK203981764SQ201420235398
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】劉南, 農(nóng)永光, 胡剛, 唐麗, 劉明輝 申請人:中節(jié)能六合天融環(huán)保科技有限公司