Tại sao máy dò đỉnh âm của tôi hoạt động kém?

Lý lịch

Tôi có một mạch phát hiện biên độ bao gồm các máy dò đỉnh dương và âm được đưa vào một bộ khuếch đại thiết bị.

Mục đích của mạch là xuất ra biên độ của sóng vuông AC. Lý do tôi có cả máy dò đỉnh dương và âm là vì sóng vuông không đối xứng khoảng 0V. Có thể có độ lệch lên tới 200 mV đối với sóng vuông đỉnh-cực đại 12V. Nếu tôi có một đầu vào được biết là đối xứng, tôi sẽ chỉ đo đỉnh dương và nhân đôi nó.

Các mạch chủ yếu hoạt động như mong đợi.

Vấn đề

Đối với sóng vuông 200 kHz, 7 Vpp, máy dò đỉnh dương chỉ giảm ~ 1% so với điện áp sóng dương cực đại được chỉ định trên máy hiện sóng của tôi. Tuy nhiên, đầu ra của đầu dò cực âm nhỏ hơn ~ 10% (tính theo độ lớn) so với đỉnh ở phía âm của sóng và có độ lệch lớn khi các đầu vào nhỏ.

Dưới đây là một số dữ liệu tôi đo được từ mạch thực tế với sóng vuông có biên độ và độ lệch khác nhau ở 200kHz. V+peaklà điện áp dương cực đại của sóng vuông tại đầu vào mạch. V-peaklà điện áp âm tối thiểu của sóng vuông. V+outlà đầu ra của đầu dò cực dương. V-outlà đầu ra của đầu dò đỉnh âm.

V+peak | V-peak | V+out | V-out |
 0.22V   0.00V    0.22V   0.17V
 2.16V  -2.40V    2.15V  -2.08V
 3.66V   0.00V    3.63V   0.18V
 3.48V  -3.84V    3.48V  -3.49V

Lưu ý rằng cũng có một điện áp bù cực lớn từ máy dò đỉnh âm trên sóng vuông DC (những điện áp không xuống dưới 0V).

Máy dò cực đại âm của tôi có chính xác cùng mạch với máy dò dương (được hiển thị), ngoại trừ cực tính của điốt bị đảo ngược.

Mạch giải thích

Ban đầu, tụ điện được phóng điện (0V) bởi R11 và U3 ở trạng thái bão hòa âm. Khối D3 hiện tại. Dòng điện phân cực của D4 được cung cấp bởi U1 thông qua điện trở 47K. Cấu hình này tồn tại để ngăn rò rỉ ngược của điốt làm cạn kiệt C12 và giảm tín hiệu đầu ra.

Nếu đầu vào không đảo ngược của U3 vượt quá điện áp của tụ điện, đầu ra của U3 chạy đến giá trị dương và dòng điện chạy qua D3 và D4. Sự sụt giảm điện áp của điốt bị phủ định do điện áp phản hồi sau khi giảm. Tụ điện tích điện cho đến khi nó đạt tới mức VIN hoặc khi VIN giảm xuống dưới mức điện áp của tụ điện, tại thời điểm U3 trở lại trạng thái bão hòa âm. Các tụ điện từ từ xả qua R11. Đây là một nguồn chính của sự sụt giảm trên các tín hiệu chu kỳ nhiệm vụ nhanh hoặc thấp vì nó sẽ xả một số trước khi đỉnh sóng tiếp theo.

U1 là bộ đệm đầu ra đạt được sự thống nhất, ngăn chặn giai đoạn tiếp theo làm cạn kiệt tụ điện.

Đối với người theo dõi cực đại âm, cùng một lời giải thích, ngoại trừ việc op amp đầu vào không thể sạc tụ điện trừ khi đầu ra của nó âm vượt quá điện áp sạc của tụ.

Đây là bảng dữ liệu cho AD843: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheet/AD843.pdf

Nó có tốc độ quay cao (250V / us) và dòng điện đầu ra (50 mA) và điện áp bù thấp (1 mV).

Câu hỏi

Tại sao máy dò đỉnh âm của tôi hoạt động kém như vậy (điện áp bù, giảm) so với máy dò dương?

Tôi có thiếu một số yếu tố thiết yếu trong việc chuyển đổi mạch phát hiện đỉnh dương sang máy dò đỉnh âm không?

Có một số điểm trong biểu dữ liệu AD843 có vẻ phù hợp.

Lần đầu tiên tôi phát hiện ra thời gian "Phục hồi quá mức" (theo danh mục chung là "Đáp ứng tần số"). Lưu ý rằng thời gian phục hồi cho vượt mức tích cực (được tìm thấy trong trình phát hiện cực đại âm của bạn) dài hơn đáng kể so với thời gian phục hồi cho vượt mức âm (được tìm thấy trong trình phát hiện cực đại dương của bạn). Nửa micro giây khi độ rộng xung của bạn theo thứ tự 2,5 Lời (nửa chu kỳ @ 200 kHz) có thể là đáng kể.

Thứ hai, bảng dữ liệu đề cập cụ thể rằng AD843 gặp sự cố khi lái tải điện dung. Tụ điện 10 nF của bạn lớn hơn một bậc lớn hơn bất kỳ tải ví dụ nào mà chúng đề cập trong biểu dữ liệu.

Thứ ba, có một mạch phát hiện cực đại được đưa ra trong biểu dữ liệu. Cấu trúc liên kết hơi khác so với cấu trúc của bạn, nhưng đáng kể hơn, họ sử dụng AD843 trong giai đoạn đầu ra, nhưng sử dụng AD847 trong giai đoạn đầu vào "vì AD847 có thể điều khiển giá trị điện dung lớn tùy ý".