可在宽范围输入频率上工作的宽带峰值检测器

　　本设计实例建立在前人的基础上（参考文献1），实现了一个15MHz至30MHz或更高带宽的精密峰值检测器，具体情况要看应用的最大输入信号电平。本设计实例的关键是一个超高速比较器，它提供本应用所需的高转换速率与低传播延迟。设计中采用的比较器是Analog Devices公司的AD8561，这是7ns的器件（参考文献2）。本峰值检测器精度保持在100Hz~14MHz范围内，输入信号电平峰峰值为100mV~6V。在较高频率下，最大可用输入信号电平下降。电路在大多数输入电平范围的精度为±3%。另外，与3pF电容并联时它有约100kΩ的大输入阻抗，在很多应用的测试时，它不会成为电路的大负载；3pF在15MHz时产生3.5kΩ的阻抗。

　　见图1，高输入阻抗缓冲器包含了IC1及其相关元件，为超高速比较器IC3提供交流信号。由于运放IC2A及其相关元件的作用，IC1的中心输出定位于0V DC，IC2A在IC1的第6脚采集DC电平，然后为IC1的第3脚提供一个直流校正电压。这个作用几乎消除了IC1输入偏压和输入偏流的影响。当频率增加到25MHz时，R1、R4和C1提供少量增益提升，然后C5开始滚降增

益。

　　输入信号通过电容耦合到输入缓冲，因此为了能正常工作，输入交流信号必须是一个对称波形，如正弦波。不对称波形在通过C2后，其峰值会有一个偏移，这样峰值检测器的输出就不准确。当第2脚的输入高于第3脚的直流电平时，比较器IC3的输出向高摆动。这一行为的结果是通过R17、D4、D5、D6和R23为保持电容C19充电。当C19上的电压高于IC3第2脚的峰值信号电平时，比较器停止其输出端的充电脉冲。在平衡状态，比较器提供正确波幅和宽度的输出脉冲，将C19上的电压大约维持在输入信号峰值电平。高输入阻抗的直流缓冲器IC2B最大限度减少C19在充电脉冲之间的放电。

　　由R24、R25和C20构成的网络过滤直流输出，并衰减2.1%。这个衰减是必要的，因为输出都会略高于IC1第3脚的实际输入信号峰值电平。由IC2C及其相关元件组成的电路提供一个新颖的特性：当保持电容C19上的电压增加时，IC2C第14脚的电压也上升。然后该电路将此电压提升加在R16上，从而在C19上的电荷增加时，R16和R17结点处的电压摆幅增加。这个动作使驱动D4的脉冲幅度增加。于是，当C19的电荷增加时，维持一个对C19的恒定驱动。

　　二极管D1保持IC3的输出电压不超过其供电电压。在上电时，二极管D2使提升的电压不致达到一个大的负电平，因为这可能造成电路死锁。比较器和二极管D3的开关动作防止由于大的正向升压瞬变而导致的死锁。本电路并未表现出不稳定性，也没有这种趋势。最大输入信号为6V峰峰值，这是因为AD8561比较器的输入共模电压规格限制。输入缓冲器的供电电压为±6.5V，以避免使比较器严重过驱的可能性。

　　用一只100kΩ电位计替代R4可以提高电路的精度，它用作输出电平的调节，而直流偏置调整可以改善低信号电平下的精度。

　　本电路用一台300MHz带宽示波器作性能测量。因此，上表中的数据可能包含一些测量误差。表中的结果只能反映电路的性能，而非精确的数据，它们只是手头现有最好设备的测量结果。