Spitzendetektorschaltung

Spitzendetektorschaltung wird verwendet, um die Spitzenamplitude in einer sich schnell verändernden Wellenform zu finden. Spitzendetektoren werden im Allgemeinen in Schallmessanwendungen verwendet, um den maximalen Schallpegel in einem bestimmten Bereich oder Ort zu ermitteln, der bei der Bestimmung des maximalen Lautstärkepegels an diesem Ort hilfreich ist. So gibt es eine Reihe von Anwendungen, bei denen eine Spitzendetektorschaltung verwendet wird. Für eine grundlegende Spitzendetektorschaltung benötigen wir nicht einmal komplexe elektronische Komponenten. Eine einfache Spitzendetektorschaltung kann unter Verwendung einer Diode und eines Kondensators aufgebaut werden.

Grundlegende Peak-Detektor-Schaltung

Eine grundlegende Spitzendetektorschaltung ist eine Reihenschaltung einer Diode und eines Kondensators. In unserer Schaltung geben wir einen Sinuswelleneingang von einem 220-V- auf 6-V-Abwärtstransformator. Die Diode befindet sich in einem vorwärts vorgespannten Zustand und zur Ausgabe ist die Oszilloskopsonde zwischen der Diode und dem Kondensator angeschlossen. Unten finden Sie die Schaltpläne für eine grundlegende Spitzendetektorschaltung.

In der positiven Halbwelle des Signals wird die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt und lässt den Strom durch. Gleichzeitig beginnt der Kondensator mit dem Laden auf den Spitzenwert des Eingangssignals, bis die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt bleibt.

In der negativen Halbwelle des Signals wird die Diode nun in Sperrrichtung vorgespannt, und zu diesem Zeitpunkt hält der Kondensator den Spitzenwert der vorherigen Halbwelle. Daher wird dies als Spitzendetektor bezeichnet und die Ausgangswellenform sieht wie im folgenden Bild aus.

Praktisch wird der Ausgang über eine an die Schaltung angeschlossene Last übertragen. Wenn also das Eingangssignal abnimmt, beginnt sich der Kondensator durch die Last R _{L zu} entladen. Um die Ladung zu halten und die Entladung des Kondensators zu verlangsamen, wählen Sie die Last R _L von sehr hohem Wert.

Der Ausgang der Schaltung wird definiert als

V _OUT = V _IN - V _D.

Wobei V _IN die Eingangssignalspannung und V _D der Spannungsabfall über der Diode ist. Hier in der Ausgangswellenform können Sie sehen, dass die Spitze aufgrund des Spannungsabfalls über der Diode in der Schaltung nach unten verschoben ist. Dieser Spannungsabfall an der Diode verringert also den Wirkungsgrad der Schaltung, und um das Design als nächstes zu verbessern, werden wir einen Operationsverstärker verwenden.

Zum Erkennen der negativen Spitze des Eingangssignals die Diode im umgekehrten Zustand anschließen.

Peak-Detector-Schaltung auf Operationsverstärkerbasis

Die auf einem Operationsverstärker basierende Spitzendetektorschaltung ist die Modifikation einer grundlegenden Spitzendetektorschaltung, die zum Entfernen des Spannungsabfalls über der Diode verwendet wird. Immer wenn das angelegte Eingangsspannungssignal größer als die Schwellenspannung der Diode ist, wird die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt und wirkt als geschlossener Schalter. Hier ist die Diode in der Rückkopplung angeschlossen und daher arbeitet die Schaltung als Pufferschaltung. Unabhängig davon, welcher Eingang an den positiven Anschluss des Operationsverstärkers angelegt wird, wird dieser am Ausgangsanschluss empfangen.

Erforderliches Material

• Oszilloskop
• LM741- Operationsverstärker-IC
• Diode - 1N4007
• Widerstand (10k) - 3nos.
• Kondensator (4.7uf) - 1nos.
• Steckbrett
• Springende Drähte

Schaltplan

Funktionsweise der Peak-Detector-Schaltung auf Operationsverstärkerbasis

In der ersten positiven Halbwelle ist der Operationsverstärkerausgang HOCH, sodass die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Gleichzeitig lädt sich der Kondensator auf den höchsten Spitzenwert des Eingangssignals auf. Hier arbeitet die Schaltung als Spannungsfolgerpufferschaltung.

In der ersten negativen Halbwelle ist der Operationsverstärkerausgang LOW, so dass die Diode in Sperrrichtung vorgespannt wird. Daher hält der Kondensator den Spitzenwert des Eingangssignals, bis die Diode wieder in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird. In diesem in Sperrrichtung vorgespannten Zustand der Diode befindet sich der Operationsverstärker im offenen Regelkreis und geht in die Sättigung, so dass der Kondensator beginnt, sich in den R _{L zu} entladen. Deshalb sehen Sie die abnehmende Steigung im negativen Zyklus des Signals.

Die Ausgangswellenform der Spitzendetektorschaltung auf Operationsverstärkerbasis ist unten angegeben: