楊東亮，張宇坤，范新明，王建生

(航空工業(yè)西安航空計算技術研究所，陜西 西安 710065)

0 引言

峰值采樣電路是滿足以下功能的一類電路的總稱：其輸出電壓的大小，一直追隨輸入信號的峰值，而且保持在輸入信號的最大峰值。該電路廣泛應用在交流信號電壓檢測系統(tǒng)中。在多類型信號處理板的設計需求中，對功能密度的要求越來越高，即在有限的印制板板面中，需要放置的功能電路的數(shù)量越來越多；同時，機載實時嵌入式軟件技術對多類型信號處理板上各種功能電路的響應速度要求越來越快。為滿足以上兩條對立的需求，一種可行的辦法是同構型功能電路進行異步復用，同時提高功能電路在異步復用過程中的切換速度。文中提出了一種基于電荷泄放回路的快速多通道交流信號峰值采樣電路的設計方法。

1 峰值采樣電路設計

峰值采樣電路的結構如圖1中相應框圖所示。當Vi>Vo時，運算放大器的輸出電壓Va為正(接近VDD)，輸出端的二極管正向導通，運算放大器的輸出電流經(jīng)二極管、限流電阻給電容充電，直至Vo增大至與Vi大小相等；當Vi

一般情況下，機載交流信號的電壓有效值約115V[1]，為了保證輸入信號的電壓不超過峰值采樣電路中運放的正常工作電壓，應在峰值采樣電路前級增加分壓電路。

圖1 多通道峰值采樣電路結構示意圖

2 電荷泄放控制電路設計

如前文所述，為了提高同一峰值采樣電路在異步復用過程中的切換速度，必須提高該電路的響應速度。當峰值采樣電路工作達到穩(wěn)態(tài)后，即輸出電壓已經(jīng)跟隨到了輸入信號的峰值，電容兩端積聚了大量電荷，需設計一種電路，將電荷快速泄放掉，以不影響下一通道的峰值采樣結果。

電荷泄放控制電路的結構如圖1中相應框圖所示。VLOST是受嵌入式軟件控制的電壓信號，VREF是一個恒定的參考電壓，約2.5V。不需要泄放電荷時，VLOST電壓為0V，小于VREF，由于運算放大器工作在開環(huán)增益模式下，輸出電壓接近VSS，后級的晶體管處于截止狀態(tài)；需要泄放電荷時，VLOST電壓為5V，大于VREF，運算放大器的輸出電壓接近VDD，后級的晶體管處于導通狀態(tài)，電容負極板上的電荷經(jīng)地線,晶體管回到正極板，達到泄放電荷的目的。

3 多通道之間的切換及時序控制

在一個多通道交流信號峰值采樣系統(tǒng)中，除上文介紹的峰值采樣電路、分壓電路、電荷泄放控制電路以外，還必須設計多通道之間的切換控制電路，并在嵌入式軟件中進行嚴格的時序控制，保證各通道之間有序工作，且各通道之間的電壓采樣結果不會相互影響。

使用多路選擇開關(如MAX306、MAX308)進行不同通道之間的切換。將各通道的交流信號分布在多路選擇開關的不同通道上，多路選擇開關的公共端與圖1中電路的輸入端相連。當需要采集某一通道的交流信號時，軟件控制多路選擇開關切換到相應的通道上，等待一段時間，峰值采樣電路的輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)后，軟件控制A/D轉換器啟動，待轉換完成后，軟件控制電荷泄放電路開始泄放，待泄放完成后，軟件控制多路選擇開關切換到下一通道，如圖2所示。

圖2 多通道峰值采樣電路工作時序圖

4 結束語

詳細介紹了一種多通道交流信號峰值采樣電路的設計方法，包括峰值采樣電路設計、電荷泄放控制電路設計、通道切換電路設計及時序控制邏輯。該電路具有布板面積小、響應速度快的優(yōu)點，可以滿足多類型信號處理板對提高功能密度、加快響應速度的要求。