基于運放CA3140的峰值檢測電路的設計

在核輻射測量儀器中，對測量精度與采樣速度都有一定的要求，一般的檢測電路會引起較大的誤差。本次電路的設計，可以較為精確的完成對峰值信號脈沖的檢測與保持，從而完成對脈沖幅度的測量，進而知道輻射的能量大小。研究峰值檢測電路對設計核輻射探測儀器具有重要的意義。

1、峰值檢測電路總體設計

峰值保持電路屬于核輻射測量儀器中信號數據采集部分的核心電路，要準確的完成峰值的甄別及保持，就需要對各部分電路的時序進行嚴格的控制，因此，必須各部分的器件及連接方案進行慎重的選擇。本系統(tǒng)采用主放大器，甄別電路，控制電路及峰值保持四部分組成峰值檢測電路，圖1為電路原理圖。

圖1 ?峰值檢測電路原理圖

主放大器是放在前置放大電路和甄別電路之間，需要增益調節(jié)來補償核輻射探測器輸出脈沖幅度的變化。由于探測器輸出的脈沖信號幅度比較?。閹资练翈装俸练}沖寬度比較窄，為了能進行信號幅度分析，實現(xiàn)能譜測量，需要脈沖線性放大器將脈沖信號進行幅度的線性放大與脈沖的成形。本系統(tǒng)選用運放CA3140，它具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗小、溫漂小等特點。

甄別電路的主要功能是完成過峰檢測和去除信號噪聲的功能。通過設定閉值，將信號中能量小于閾值的噪聲去。這種電路只允許一定幅度的脈沖通過，供其后電路記錄。由于在核輻射脈沖測量中對采樣時間要求很快，因此我們選用高速比較器LM319。控制電路是整個電路的控制中心，它按照甄別電路的時序，自動地控制整個電路協(xié)調的完成測量工作，控制電路一般由一些門電路構成，有定時信號開啟或關閉這些門電路，給出相應的脈沖信號去控制電路工作。

在本設計中，控制電路主要功能是完成對A/D讀入/轉換狀態(tài)的控制。從而完成對輸出峰值的測量和顯示?？刂齐娐分饕?4LS74觸發(fā)器構成，74LS74觸發(fā)器為帶預置和清除端的兩組D型觸發(fā)器。

峰值保持電路的功能是跟蹤輸入信號（一般是脈沖），直到輸入信號達到峰值為止，進入保持狀態(tài)，保持輸入信號的峰值不變（當然實際上存在泄漏電流引起的跌落），直到被復位，回到跟蹤狀態(tài)。它主要由電壓保持電容以及電壓跟隨器組成。在選用電壓跟隨器時要注意選用阻抗較大的跟隨放大器才能更精確的完成峰值的保持和測量，因此本設計選用阻抗較大的運算放大器CA3140作為電壓跟隨器。

在本次設計中要使用+5V和-5V兩種電源，在實際應用中可選用一種電平轉換芯片完成兩種電壓之間的轉換。

2、結語

本文根據核輻射測量中所需要注意的問題設計了一種峰值檢測電路，主要解決了以下問題：

（1）由于此電路是用于核輻射測量中，所測量的脈沖寬度較窄，因此要進行進沖信號的放大整形。采用低功耗，高阻抗的放大器能夠減小運放輸入失調造成的誤差。

（2）通過甄別電路和控制電路的時序來控制模擬開關和ADC的轉換時間。

實踐表明，這種峰值檢測電路設計合理，可以在實際的核輻射測量儀器中使用，此電路可以完成對信號峰值的檢測與保持，完成核輻射脈沖幅度的測量，從而得到輻射的能量大小，對核輻射測量儀器的設計具有重要的意義。