CN1821793A - 随机信号峰值幅度的甄别分析器 - Google Patents

Abstract

一种随机信号峰值幅度甄别装置，适用于信号电压峰值检测、便携式核辐射仪器等领域。本发明装置主要由跟随器、过零比较器、移相比较器、两级采样保持电路、电子开关、时序组合控制电路、A/D转换和微处理器组成。两个比较器的输出端、A/D当前状态端和微处理器控制信号分别连接到可编程控制器的输入端，构成时序组合控制电路，可甄别和捕捉信号的上升阶段和下降阶段信息，控制第二级采样保持电路，保证其在信号的上升阶段进行采样，直到峰值时启动后续A/D处理；在A/D转换时或信号的下降阶段，关断第二级采样保持电路，不进行采样保持。

Description

随机信号峰值幅度的甄别分析器

技术领域

本发明涉及一种随机信号峰值幅度的甄别分析器，适用于信号电压峰值测量、便携式核能谱测量仪等领域。

背景技术

目前，用于甄别信号峰值幅度分析器普遍采用二极管、电容、电子开关、A/D和微处理器组成，其中，二极管和电容组成采样保持电路，利用二极管单向导电性，实现峰值幅度采集，后续A/D电路完成模数转换，最后由微处理器进行数据处理。在A/D转换过程中，分析器关断电子开关，防止后续信号叠加到采样保持电容上。尽管这种处理方法比较简单，但在开启电子开关进行采样保持时，没有约束采集的起始时间，容易出现信号下降阶段启动采集，从而影响信号峰值电压采集的准确性。

发明内容

为了对上升阶段的信号进行快速、准确、有效甄别和捕捉，确保在信号能够在上升阶段采集直至峰值电压输出。本发明主要由跟随器、过零比较器、移相比较器、电子开关、两级采样保持电路与时序组合控制电路组成。过零比较器和移相比较器的两个输出端、A/D的当前状态和微处理器控制信号分别连接到可编程控制器，构成时序组合控制电路，可甄别和捕捉信号的上升阶段信息，控制第二级采样保持电路，保证其在信号的上升阶段进行采样，直到峰值时启动后续A/D处理；时序组合控制电路在A/D转换时或信号的下降阶段，关断第二级采样保持电路，不进行采样保持。

为实现本发明目的所采用的技术方案是：在信号输入和输出部分采用两个跟随器，提高输入阻抗和降低输出阻抗，减少信号衰减量；两个高速比较器为过零比较器和移相比较器。其中，过零比较器的一个输入端接地，另一个输入端接输入的信号，用于获得输入信号的起始位置；移相比较器的一个输入端接跟随器的输出端，另一个输入端接第一级采样保持电路的电容。两个比较器的输出端、A/D当前状态标志位、微处理器控制位构成时序组合控制电路，可甄别和捕捉信号的上升阶段信息，输出控制第二级采样保持电路的电子开关，确保在信号的上升阶段导通，使电路持续采样直至峰值输出，供后续A/D转换；在A/D转换期间，关断电子开关，防止当前峰值电压受后续信号峰值的影响；转换完成后，将电路中的保持电容完全放电，使当前峰值电压不影响后续信号的采集。

本发明的有益效果是，能甄别和捕捉到信号的上升阶段，其次，确保在信号的上升阶段采集直至峰值电压输出，具有响应快速、采集准确的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明的设计原理图。

图2是本发明的电路原理图。

图1中，1.跟随器，2.过零比较器，3.移相比较器，4.电子开关，5.电子开关，6.时序组合控制电路，7.采样保持电路，8.电子开关，9.保持电路，10.电子开关，11.跟随器，12.A/D转换，13.微处理器。

具体实施方案

在图1中，跟随器(1)与过零比较器(2)、移相比较器(3)、电子开关(4)相连。时序组合控制电路(6)与过零比较器(2)、移相比较器(3)、电子开关(4)、(5)、(8)、(10)、A/D(12)和微处理器(13)相连。采样保持电路(7)与电子开关(4)、(5)、(8)相连。保持电路(9)与电子开关(8)、(10)、跟随器(11)相连。A/D(12)与时序组合控制电路(6)、跟随器(11)、微处理器(13)相连。

在图2中，信号输入经过一个分压电阻R1连接到跟随器(U2)正相输入端第3脚，跟随器(U2)的输出端第6脚串联一个电阻R6连接到其反相输入端第2脚、比较器(U1A、U1B)的正相输入端第4脚和第10脚，同时，经过一个二极管D1连接到电子开关(U3A)的输入脚第2脚。比较器(U1A)的反相输入端第5脚接一个固定电平0.5V，比较器(U1B)的反相输入端第9脚连接到电子开关(U3B)的第6脚。比较器(U1A、U1B)的两个输出端第12脚和第7脚分别通过电阻(R3、R2)连接到电源+5V，构成上拉电路，并分别连接到可编程控制器(U4)的两个输入端第8、9脚(IN7、IN8)。可编程控制器(U4)的一个输出端第19脚(IO7)连接到电子开关(U3A)的控制端第1脚。电子开关(U3A)的输出端第3脚连接一个电容(C1)、电阻(R4)和电子开关(U3B)的一个输入端第6脚，这三个器件的另外一端同时连接到地；电子开关(U3A)的输出端第3脚还连接到跟随器(U5)的正相输入端第3脚。电子开关(U3B)的控制端第8脚连接到可编程控制器(U4)的一个输出端口第18脚(IO6)。跟随器(U5)的输出端第6脚和其自身的反相输入端第2脚连接，同时串联一个电阻(R5)连接到电子开关(U3C)的一个输入端第10脚。电子开关(U3C)的控制端第9脚连接到可编程控制器(U4)的一个输出端第13脚(IO1)，输出端第11脚连接到一个电容(C2)、跟随器(U6)的正相输入端第3脚、电子开关(U3D)的一个输入端第14脚，电容(C2)和电子开关(U3C)的一个输出端第15脚同时连接到地。电子开关(U3D)的控制端第16脚连接到可编程控制器(U4)一个输出端第14脚(IO2)。跟随器(U6)的输出端第6脚和其自身的反相输入端第2脚连接，同时还连接到A/D转换器件(U7)的输入端(10Vspn)。A/D转换器件(U7)的状态端(STS)连接到可编程控制器(U4)的一个输入端第6脚(IN5)，其转换控制端(CE)连接到可编程控制器的一个输出端第12脚(IO0)，其A/D的12位结果输出分别对应连接到微处理器(U10)的12个引脚。微处理器(U10)的一个输入端(P11)连接到A/D器件(U7)的状态端(STS)，一个输出端(P10)连接到可编程控制器的一个输入端第7脚(IN6)。

Claims (5)

1.一种随机信号峰值幅度的甄别分析器，其特征是由两个跟随器、过零比较器、移相比较器、两级采样保持电路、时序组合控制电路、电子开关、A/D转换和微处理器顺序电连接而成。

2.按照权利要求1所述的随机信号峰值幅度甄别装置，其特征是过零比较器2的一个输入端与跟随器1相连；移相比较器3的一个输入端和跟随器1相连，另一个输入端与采样保持电路7相连。

3.按照权利要求1所述的随机信号峰值幅度甄别装置，其特征是时序组合控制电路6的四个输入信号分别来自过零比较器2、移相比较器3、A/D12的状态位和微处理器13控制信号，四个输出信号分别连接电子开关4、5、8、10，一个输出信号和A/D的一个输入端相连。

4.按照权利要求1所述的随机信号峰值幅度甄别装置，其特征是采样保持电路7与电子开关4、5、8相连。

5.按照权利要求1所述的随机信号峰值幅度甄别装置，其特征是保持电路(9)和电子开关8、10、跟随器11相连。

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