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如何测量高频正弦波信号峰值与有效值?

发布时间:2015-03-03 责任编辑:sherryyu

【导读】本篇文章以20M的正弦波信号为例,对信号峰值和有效值得测量进行分析和讲解。并针对一些情况进行了假设,打消顾虑。希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。
 
有关正弦波信号峰值和有效值测量的资料,网络上的相关资料并不丰富。但是这个问题却是出现的比较频繁的。本篇文章以一个20M的正弦波信号为例,对这个问题展开讨论。
 
通常来说,频率可以通过高速比较器转成方波测量。那么有效值或者峰值该如何测呢?使用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。
 
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,有人就会担心这种电路不适用了,其实完全不必担心。
 
该法对频率不敏感,唯一要求信号源具有足够输出电压、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。
 
如果是用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的话,幅值可以程控放大到2V左右,对于这么宽的频率范围,峰值检波电路合适吗?
 
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。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,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。
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