峰值保持器PKD01在电触头材料电性能模拟试验装置中的应用

摘要：介绍了一种高响应速度和高精度的峰值保持器，这种器件采用跨导型运算放大器，同时具有通频带宽、线性好、峰值保持精度高等优点，可快速、准确地检测并保持峰值脉冲信号。文中介绍了PKD01的主要特点，给出了PKD01在电触头材料电性能模拟试验装置的触头熔焊力测量中的应用电路。 关键词：PKD01；峰值保持器；电触头 １　引言 电触头材料电性能模拟试验装置的触头熔焊力信号一般为持续时间仅几个微秒的瞬时信号，一般的峰值保持电路采用放大器和分立二极管加电容组成充放电电路， 并利用二极管的单向导通性和电容器的存储作用构成检测电路。这样，当脉冲信号到来时，二极管导通；而当电容器被充电至脉冲峰值时，二极管截止。此时，电容器上将保持脉冲峰值。但这种峰值保持电路的线性较差、通频带窄，而且峰值保持响应时间受峰值保持电容的影响很大。若选用峰值保持电容较小时，虽然响应的速度较快，但是保持的时间短，不适合本装置测量的要求。而利用ＡＤ公司生产的ＰＫＤ０１峰值保持器则可将保持时间控制到很长的时间，所以，笔者在设计时选用了ＡＤ公司的ＰＫＤ０１峰值保持器。 ２　ＰＫＤ０１的主要特点和内部功能 ２．１ ＰＫＤ０１的主要特点 ＰＫＤ０１采用ＤＩＰ－１４封装，它的引脚排列如图１所示。ＰＫＤ０１的具体型号分为军工、工业和民用三个等级，分别对应于ＰＫＤ０１ＡＹ、ＰＫＤ０１ＥＹ、ＰＫＤ０１ＥＰ。ＰＫＤ０１峰值保持器采用跨导型运算放大器，因而具有响应速度快、通频带宽、线性好、峰值保持精度高等优点。对于具有瞬变峰值脉冲的信号，通过选择适当的外接保持电容，ＰＫＤ０１即可快速、准确地检测并保持峰值脉冲信号，直至发送ＲＳＴ复位信号进行清除为止。 ＰＫＤ０１不但可以保持正脉冲信号，而且可以保持负脉冲信号。通过对外围电路的设计，它既可以将正脉冲信号按照一定的比例变换后保持，也可以将负脉冲信号按照一定的比例转换成正电平并进行保持。 对于两个ＰＫＤ０１来说，如果一个用来做正脉冲峰值检测，另一个则可做负脉冲峰值检测，然后将两个ＰＫＤ０１的检测结果输入ＯＰ２７的＋Ｉｎ端，而将ＯＰ２７的－Ｉｎ接地，则可得到既可以检测正峰值脉冲，又可以检测负峰值脉冲的峰值检测电路。此电路的原理图如图２所示。 ２．２ ＰＫＤ０１的内部电路功能 ＰＫＤ０１的内部电路如图３所示，它由两个跨导型增益放大器、一个比较器、一个输出缓冲器、ＰＮＰ三极管、二极管以及逻辑电路组成。对于一般的应用，器件的比较器引脚可以不接，而将两个增益放大器的负输入端和输出端相连接（直接相接或通过电阻相接）。 脉冲信号可通过跨导型放大器的＋Ｉｎ端输入，并通过二极管Ｄ１对ＣＨ充电，然后通过输出缓冲器输出。 ３　工作模式 ＰＫＤ０１有多种工作模式，具体如下： （１）对于原值保持的峰值检测电路，可将输入信号从增益放大器Ａ的＋Ｉｎ输入，然后启动ＤＥＴ信号以将信号中每次出现的最大值保存下来，直到下一个最大值出现代替原来保持的峰值为止。而在ＲＳＴ信号到来后，将清除输出信号。 （２）对于不改变输入信号极性，只调节输出信号增益的峰值检测电路，则需要在输入端和反馈端接相应阻值的电阻。可以通过调节反馈电阻来调节输出信号的增益。 （３）对于需改变输入信号极性，并且可调节输出信号增益的峰值检测电路，应该将输入信号接到增益放大器Ａ的－Ｉｎ端，其余接法与第二种工作模式相同。图４所示为可改变极性，同时调节输出信号增益的峰值检测电路。 ４　应用电路 图５所示为ＰＫＤ０１峰值保持器在电触头材料电性能模拟试验装置中的应用电路原理图。其中，Ｃ１５为ＰＫＤ０１的峰值保持电容（选用１０００ｐＦ）；钽电容Ｃ１９、Ｃ１８和 Ｃ１３、Ｃ１４构成正负电源滤波电路，可用来滤除电源的纹波干扰，提高峰值检测的精度；其ＲＳＴ和ＤＥＴ两引脚连接至Ｄ／Ａ的输出，可用来控制峰值检测还是复位。需要进行峰值检测时，可以从Ｄ／Ａ输出一个低电压信号给ＤＥＴ，以使ＰＫＤ０１开始进行峰值检测。当ＰＫＤ０１检测到一个大于原先保持的峰值脉冲信号时，该检测电路会将此峰值信号保存下来，直到下一个更大的峰值信号来临或ＲＳＴ信号有效为止。从试验结果来看，ＰＫＤ０１组成的峰值检测电路响应时间很短，可以精确地检测并保持几个微秒的触头间熔焊力信号。