CN202393804U - 脉冲峰值采样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脉冲峰值采样装置，包括第一级采样保持电路，该第一级采样保持电路采样高速的峰值电压，将该高速的峰值电压保持成为稳定输出电压；以及第二级采样保持电路，该第二级采样保持电路采样第一级采样保持电路输出的电压，输出满足AD测试电平稳定的精度要求的测试电平。本实用新型的脉冲峰值采样装置能够将输入的高速的峰值电压信号，保持成为具有供后级电路足够使用的响应时间的信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及脉冲或干扰信号脉冲峰值测试，具体涉及一种脉冲峰值采样装置。
背景技术
前高压脉冲的测试使用的测试方法为示波器加高压探头的方法，由于示波器的高速AD测试精度比较低(一般为5％)，无法满足脉冲测试源电压精度(2％)的要求，一般只能用电压比对的方法进行校准。为了满足线圈测试仪高压脉冲精度校准的要求设计需采用脉冲峰值采样装置，此电路就是设备的核心-峰值采样电路。常用的脉冲峰值采样装置有以下几种：
第一，这是一种最简单的脉冲峰值采样装置，该电路原理是二极管和电容器组成的整流滤波电路。此电路存在二极管导通电压，实际电容上的电压随充电时间变化会有几百毫伏的偏差，是非线性的无法保证电压准确。
第二，采用用运放实现有源整流电路来消除二极管的导通电压产生的误差。这种电路存在的问题是：当输入出现负压时，运放会出现输出负饱和状态，影响测试响应速度。另外保持电压的稳定性受后级输入阻抗影响很大。
第三，在上述第二种电路的基础上，为了减小保持电压的稳定性受后级输入阻抗影响，需要加高阻抗隔离电路。这种电路也存在问题：当进行高速采样测试时，保持电容容量比较小。测试精度比较高时，整流二极管反向漏流和分布电容对测试精度的影响无法忽略，需要加双二极管整流和中点电压保持电路。此电路虽然基本满足了采样保持性能要求，但是采样速率和保持速率都受保持电容大小和保持电容周围的分布漏电参数影响，很难同时实现200nS的采样保持、2mS的输出稳定。
综上所述，现有的采样保持电路采用二极管整流、电容保持的采样电压电路结构。200nS的峰值电压采样，在精度要求下电路时间常数需要超过六倍脉宽(量级：1E-8)，由于二极管交流等效电阻几十欧姆(量级：1E1)，考虑测试精度要求保持电容将小于1nF(量级：1E-9)。即使是1nF的电容两端电压在2mS 的时间电压跌落小于1％，则时间常数大约需要大于二百倍的保持时间(量级：1E0)，也就是保持电容周边的等效绝缘电阻需要大于1GΩ(量级：1E9)。这样对周边电路的绝缘电阻和泄漏电流要求太高无法找到相应的元件实现这样的性能，而且数据抗干扰问题很难保证。
发明内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种脉冲峰值采样装置，该脉冲峰值采样装置能够将输入的高速的峰值电压信号，保持成为具有供后级电路足够使用的响应时间的信号。
实现本实用新型的技术方案如下：
脉冲峰值采样装置，包括第一级采样保持电路，该第一级采样保持电路采样高速的峰值电压，将该高速的峰值电压保持成为稳定输出电压；以及
第二级采样保持电路，该第二级采样保持电路采样第一级采样保持电路输出的电压，输出满足AD测试电平稳定的精度要求的测试电平。
采用了上述方案，本实用新型的优点如下：
1.采样保持电路具有200nS响应速度；
2.两级的采样保持电路结构，通过多极采样保持降低电路设计要求，用现有器件成功实现测试电路的目的；
用采样保持电路实现峰值电压的测试，200nS脉冲宽度，精度达到1％。
附图说明
图1为第一级采样保持电路的电路原理图；
图2为第一级采样保持电路实际测试信号曲线测试图；
图3两级采样保持电路实际效果测试信号曲线测试图；
图4为第一级输出于第二级输出电压保持性能比较实际测试曲线图；
具体实施方式
参照图1所示的一种脉冲峰值采样装置，脉冲峰值采样装置，包括第一级采样保持电路，该第一级采样保持电路采样高速的峰值电压，将该高速的峰值电压保持成为稳定输出电压；以及第二级采样保持电路，该第二级采样保持电路采样第一级采样保持电路输出的电压，输出满足AD测试电平稳定的精度要求 的测试电平。第一级采样保持电路和第二级采样保持电路的电路结构相同，对于两者之间功能上的微小差异，是由两者之间元器件的选值来决定的。在第一级采样保持电路的输出端再连接一个结构相同的第二级采样保持电路，就得到了本实用新型的脉冲峰值采样装置，下面以第一级采样保持电路的结构为例进行说明：
第一级采样保持电路包括第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，第一电阻R1和第二电阻R2的一端连接于第一运算放大器的同相输入端，第一电阻的另一端接收高速的峰值电压采样输入信号，第二电阻的另一端接地；一个第一二极管D1的两端连接在第一运算放大器U1的反相输入端和输出端之间，第一二极管的两端并连一个第一电容C1。一个第三电阻R3和第四电阻R4的一端均与第一运算放大器U1的反相输入端连接，第三电阻R3的另一端接地，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接，一个第二电容串连第五电阻R5后并连于第四电阻R4的两端。第一运算放大器U1的输出端依次串连第二二极管D2和第三二极管D3，在第二二极管D2的阴极端和第四电阻R4之间还连接一个第六电阻R6，第三二极管D3的阴极与第三电容C3并连后再与第二运算放大器U2的同相输入端连接，第二运算放大器U2的反向输入端与其输出端连接。
基于以上情况采用两级采样保持电路，举例说明一下工作过程：
第一级采样保持电路采样几百纳秒峰值电压，保持成为几十微妙的数据可靠，泄漏阻抗要求为几兆欧级。图2表示出了通过第一级采样保持电路的实际测试信号曲线图，从图2可以看出通过第一级采样保持电路将输入的峰值电压保持一个比较长的时间。
第二级采样保持电路在十几微妙内对第一级采样保持电路数据采集，并保持成为几毫秒的数据可靠，保持电容周边等效绝缘阻抗要求也为几兆欧。图3为两级保持的实际效果测试曲线，很明显，图3通过第二级采样保持电路的作用，将第一级采样保持电路输出的信号保持成后级电路足够使用的响应时间的信号。图4是第一级输出于输二级电压保持性能比较实际曲线，从图中的比较可以看出，如果没有第二级采样保持电路，则第一级采样保持电路输出的信号会下滑，难以成为后级电路使用的响应时间的信号。
Claims (2)
1.一种脉冲峰值采样装置，其特征在于：包括第一级采样保持电路，该第一级采样保持电路采样高速的峰值电压，将该高速的峰值电压保持成为稳定输出电压；以及
第二级采样保持电路，该第二级采样保持电路采样第一级采样保持电路输出的电压，输出满足AD测试电平稳定的精度要求的测试电平。
2.根据权利要求1所述的脉冲峰值采样装置，其特征在于：所述第一级采样保持电路包括第一运算放大器(U1)和第二运算放大器(U2)，第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的一端连接于第一运算放大器的同相输入端，第一电阻的另一端接收高速的峰值电压采样输入信号，第二电阻的另一端接地；一个第一二极管(D1)连接在第一运算放大器(U1)的反相输入端和输出端之间，第一二极管的两端并连一个第一电容(C1)，一个第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的一端均与第一运算放大器(U1)的反相输入端连接，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端与第二运算放大器(U2)的输出端连接，一个第二电容(C2)串连第五电阻(R5)后并连于第四电阻的两端；第一运算放大器(U1)的输出端依次串连第二二极管(D2)和第三二极管(D3)，在第二二极管(D2)的阴极端和第四电阻(R4)之间还连接一个第六电阻(R6)，第三二极管(D3)的阴极与第三电容(C3)并连后再与第二运算放大器(U2)的同相输入端连接，第二运算放大器(U2)的反向输入端与其输出端连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107707260A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-16 | 中山路得斯空调有限公司 | 一种用于低速adc的瞬间采样保持电路 |
| CN113484618A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 湖北方圆环保科技有限公司 | 一种脉冲幅度获取装置及脉冲幅度获取方法 |
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Owner name: CHANGZHOU TAIYU INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: CHANGZHOU TONGHUI ELECTRONICS CO., LTD. |
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