高频（20M）正弦波信号峰值或有效值如何测量？

buer1209

高频（20M）正弦波信号峰值或有效值如何测量？ [复制链接]

 

    有一个20M的正弦波信号，想测量频率和幅值或有效值？

频率的话可以通过高速比较器转成方波测量。
那么问题来了，有效值或者峰值该如何测呢？   之前用AD637等测有效值，但频率只能几M而已，峰值保持电路感觉在高频下效果也不好。
求大侠指点，该用何种方案？

chunyang

既然是正弦波，那么只要测量出峰值或有效值中的一个，另一个即可用计算获得。在精度要求不是特别高的情况下，可以用高频二极管整流，然后再用低漏电的电容积分，后面接高阻输入的缓冲级。足够长时间后，电容上的电压就可以认为是峰值。另外再设计一个高阻的可控泄放回路，在测量完成后对电容放电以便再次测量。

maychang

有种很古老的测量方法，叫热偶电流表。其工作原理是让待测电流流过表内电阻丝，电阻丝当然会发热，然后用热电偶测量电阻丝与环境之间的温度差，间接测量电流。
如果待测电压比较高，可以用一个可调直流电压源，二极管串联一个检流计，接到待测电压上。改变可调直流电压源输出电压，到二极管中电流减小到零。此法称滑退法。
这些都是很费时费力的办法。
用二极管和电容构成峰值检波电路来测量，待测电压比较大时才够准确。待测电压很小时，需要先放大再峰值检波。

buer1209

chunyang 发表于 2015-1-30 18:29
既然是正弦波，那么只要测量出峰值或有效值中的一个，另一个即可用计算获得。在精度要求不是特别高的情况下，可以用高频二极管整流，然后再用低漏电的电容积分，后面接高阻输入的缓冲级。足够长时间后，电容上的电压就可以认为是峰值。另外再设计一个高阻的可控泄放回路，在测量完成后对电容放电以便再次测量。

   这种峰值检波电路靠电容充放电来实现，如果正弦波带宽较大，50KHZ～20M直接变化，这种电路还适合用吗   会不会在有的频率范围下，电容不合适。

buer1209

maychang 发表于 2015-1-30 20:08
有种很古老的测量方法，叫热偶电流表。其工作原理是让待测电流流过表内电阻丝，电阻丝当然会发热，然后用热电偶测量电阻丝与环境之间的温度差，间接测量电流。
如果待测电压比较高，可以用一个可调直流电压源，二极管串联一个检流计，接到待测电压上。改变可调直流电压源输出电压，到二极管中电流减小到零。此法称滑退法。
这些都是很费时费力的办法。
用二极管和电容构成峰值检波电路来测量，待测电压比较大时才够准确。待测电压很小时，需要先放大再峰值检波。

现在是想用DSP去采集信号的频率和幅值，画出幅频特性曲线。信号频率范围50K～20M，幅值可以程控放大到2V左右，对于这么宽的频率范围，现在还没确定统一的电路。不知道峰值检波电路适不适合这么宽的范围？

chunyang

buer1209 发表于 2015-1-30 21:37
这种峰值检波电路靠电容充放电来实现，如果正弦波带宽较大，50KHZ～20M直接变化，这种电路还适合用吗   会不会在有的频率范围下，电容不合适。

有用，该法对频率不敏感，唯一要求信号源具有足够输出电压和驱动能力以及尽量提高后级缓冲级的输入阻抗，放电回路的断态阻抗也要足够高。后二者的高阻抗实现不难，缓冲用结型场效应管输入级的运放比如TL072、082等，放电回路则用MOS管搭。信号源的输出电压不够或驱动能力过低则要加放大级，放大级的增益需要在测量结果中消去。

chunyang

buer1209 发表于 2015-1-30 21:41
现在是想用DSP去采集信号的频率和幅值，画出幅频特性曲线。信号频率范围50K～20M，幅值可以程控放大到2V左右，对于这么宽的频率范围，现在还没确定统一的电路。不知道峰值检波电路适不适合这么宽的范围？

如果是要记录、分析频幅曲线，最好采用ADC后软件分析。当然，这需要高速ADC，成本比较高。我前面说的峰值检波法用常规MCU就可以了，DSP纯属大材小用。对于MCU无法测频的高频信号，可以先用程控分频器分频后再测。正弦波转方波用施密特门就可以了，不必使用高速比较器，成本相差很远。
如果待测信号具有明显的谐波成分，或者需要对谐波进行分析时，那么前述方法都不够精确甚至无法进行谐波分析，那么就必须使用直接ADC法了。

buer1209

chunyang 发表于 2015-1-30 23:21
有用，该法对频率不敏感，唯一要求信号源具有足够输出电压和驱动能力以及尽量提高后级缓冲级的输入阻抗，放电回路的断态阻抗也要足够高。后二者的高阻抗实现不难，缓冲用结型场效应管输入级的运放比如TL072、082等，放电回路则用MOS管搭。信号源的输出电压不够或驱动能力过低则要加放大级，放大级的增益需要在测量结果中消去。

好的，多谢。  那我用检波电路试试，只要频率不是很敏感就行。

dontium

如果只是测量一下峰值，不做其它处理的话，用DSP显得太浪费了。检波法是最便宜且有效的办法。

baba_jun

AD637楼主用过吗，为什么我测不了十几khz以上的频率

captzs

峰值保持检测电路已有不少，问题在电容要快速放电，让新峰值充电保持再检测。

单片机菜菜

高速峰值检测电路，可以高于20M

单片机菜菜

还有ADI公司的好多有效值检测，能到很好，我见过最高10G的，但是检测幅值都很小

朱大

chunyang 发表于 2015-1-30 18:29
既然是正弦波，那么只要测量出峰值或有效值中的一个，另一个即可用计算获得。在精度要求不是特别高的情况下 ...

你好，我检测脉冲波峰值的时候，也是用二极管和电容的峰值保持电路，可是一旦占空比变低，电平会出现降低。
原来想是二极管的方向漏电流，但是下降较为明显，所以否定了这种推测，后来考虑是示波器的影响，但是这个现象无论加不加负载，一直存在
最后推测是地平面不理想的原因，仅仅做一个这样的小板子，电平降低还是存在但比较小，当做到系统中去的时候，这个降低现象就特别地明显，有什么好的解释这个降低的现象吗，或者有什么办法克服

chunyang

朱大 发表于 2016-11-23 12:44
你好，我检测脉冲波峰值的时候，也是用二极管和电容的峰值保持电路，可是一旦占空比变低，电平会出现降低 ...

你遇到的现象说明积分环节存在过大负载，后级电路的输入甚至示波器的探头都是负载，二极管的反向漏电和电容的漏电只要型号选择正确反而不是大头，可以忽略。如前帖所言，你要提高后级电路的输入阻抗。

朱大

chunyang 发表于 2016-11-23 17:09
你遇到的现象说明积分环节存在过大负载，后级电路的输入甚至示波器的探头都是负载，二极管的反向漏电和电 ...

这个现象难以避免，阻抗怎么提，一旦占空比变化，幅值就上不去

朱大

朱大 发表于 2016-11-24 13:51
这个现象难以避免，阻抗怎么提，一旦占空比变化，幅值就上不去

电容大小的变化也不能避免这个现象，应该可以排除结电容的影响

chunyang

朱大 发表于 2016-11-24 13:51
这个现象难以避免，阻抗怎么提，一旦占空比变化，幅值就上不去

真“那以避免”就成了“正常现象”，那反而没问题了。阻抗控制靠适当的器件选型和电路设计来实现。

朱大

chunyang 发表于 2016-11-24 22:43
真“那以避免”就成了“正常现象”，那反而没问题了。阻抗控制靠适当的器件选型和电路设计来实现。

啥意思。。。。。。。不太懂。。。。。