摘要：文中介绍了一款依据AD7896的瞬时峰值电压丈量仪的规划。峰值检测是示波器中数据收集的重要办法，优于取样办法和均匀办法选用单片机操控办法，经过对峰值检测仪电路的全体结构的规划，给出了硬件电路各含单元模块的规划原理图，结合硬件规划，得到了软件规划的全体流程图以及中止函数流程图，仪器经过测验，简略易行，测验精度较高。
关键词：峰值检测;AD7896;取样坚持;单片机体系
峰值检测是示波器中数据收集的办法之一。示波器显现波形时，为了能够在存储深度上满意获取毛刺的需求，能够采纳取样办法、均匀办法以及峰值检测办法。取样办法是经过均匀的时间距离对信号进行取样来创立波形，这种办法要捕捉窄的毛刺时，示波器有必要以高的采样率才干完成，而且数据需求悉数存储起来，当信号的频率比较低的时间，示波器有必要将时基档位调到等效采样率很低，收集到毛刺信号十分困难。而峰值检测则只需求以最高的采样率捕捉信号，简略的疏忽某些采样，只记载发生在每个采样距离期间内的最大和最小值。这样就无须添加存储深度，还能够捕捉毛刺或许偶发事件。因而研讨峰值检测技能、规划有用易行的峰值检测电路则具有很好的使用价值。本文给出了整个电路的全体结构，以AD7896作为首要的转化器材，完成了一款简略易行的峰值检测仪的规划，并对各个子模块的硬件规划以及软件框图进行了规划与阐明。
1 体系原理
本丈量仪以P89V51RD2单片机为根底，以AD7896作为首要器材，整个电路分为以下几个功能模块：分压模块、峰值检测电路、中止发动电路、A/D采样电路、单片机操控电路和数码管显现电路。电路框图如图1所示。
2 硬件体系规划
2.1 分压电路的规划
分压电路是使用高压臂电阻R1和低压臂电阻R2组成电阻式分压器，电压信号在低压侧取出，如图2。为维护二次侧丈量设备，存低压电阻上加装一个稳压管D5，使其放电电压刚好略小于或等于低压侧答应的最大电压5 V，为使电子电路不影响分压器的分压比，在二次侧加设跟从器。
电阻分压器最重要的是差错问题，其结构和参数的确认有必要从减小差错的视点加以考虑。由电路剖析能够看出，若在分压器的高压端加设屏蔽罩，能够部分地补偿分压器对地的杂散电容，即能够减小差错，一起考虑到接地端的屏蔽罩能够操控分压器对地的杂散电容，因而在规划时也加设了低压屏蔽罩。经过火压电路后的最大电压值为：
电阻的挑选应从3个方面加以考虑，电阻温度系数、耐压功能和阻值。假如是冲击电压的电压值较高，能够考虑选用可接受高电压的玻璃釉电阻器，该电阻器义称厚膜电阻器，归于合成型电阻器，其温度系数小，外表比功率高，几乎没有杂散电感。挑选电阻元件的容量大于分压器所需的额定功率，减小温升，也是出于减小差错的考虑。
2.2 峰值检测与坚持电路规划
本电路中仅用两个运算扩大器就能完成对非正弦波形的峰值电压的检测。如图3。图中运算扩大器AR1和AR2选用JFET双运放TL082，具有低偏置电压和高输入阻抗特性。AR2起到电压跟从器效果。V1(t)的电压规模是0～5 V，峰值检测器的效果是：一向跟从输入信号，当输入到最大电压值时峰值检测器主动坚持该峰值电压值。
该电路的原理是：
1)本电路输出初始电压值为0，二极管D1，D2和D3截止。
2)在电压峰值到达V1之前，AR1处于开环增益状况，V2>0，D1截止，D2和D3导通，V3=VC=V0=V1，对电容C3进行充电，将被测信号电压的峰值坚持在电容C3上，电路作业在跟从状况。
3)当峰值到达后，V1(t)减小，V1
4)之所以添加二极管D3的电阻R6，是因为能够有用地减小电容C3经过D2漏电。
5)在本电路中，在电容C3周围添加了一个PNP三极管作为开关，并经过P14操控该电容在丈量之后进行放电，以便下次丈量。此外，在电容C3之前，还串接一个1 Ωm的电阻，用过避免过冲。
本电路的电压转化速率为：
因而，电容C3的容量巨细将对电压转化速率有很大的影响。容量大、漏电小的%&&&&&%能够有用减小漏电流，可是因为价格昂贵的原因也并没有得到很好的使用。一起，容量过大，也不能很好的捕捉到峰值电压，一般C3的典型值为：1 nf～0.1μf。
2.3 中止发动电路的规划
为了单片机收集、处理数据的便利性，能够在峰值检测电路的根底上参加硬件中止输出才能以在峰值数据准备好后告诉单片机，电路原理如图4所示。
用户能够依据信号特征的不同调度发生中止的信号门槛电压，这样能够供给给使用者很大的便利。该电路使运放处于开环增益状况，其输出值为-5 V或许+5 V，经过二极管D4后，使其输出为0或许5 V，契合单片机正常的作业信号：低电平和高电平。
2.4 A/D采样电路的规划
本电路规划的被测电压的规模为0～100 V，假定要求被测信号分辨出0.1 V电压改变，因为被测信号经分压电路后标准成0～5 V，而在本丈量仪中，假定挑选参阅电压源为5 V的ADC，则可求出ADC芯片的分辨率以及信号调度的扩大倍数。
K=ADC满刻度电压值/信号最大值=5 V/5 V=1
ADC芯片的位数为：
式中，Umax为ADC芯片的满刻度输入电压，现以定为5 V，Umin为ADC芯片的最小分辨出的电压。它由被测信号分辨率决议，现要求能分辨出0.1 V电压改变，对应于分压电路后发生0.1×5 V/100 V的电压改变，此电压经K=1倍扩大后，求得Umin为：
综上所述，挑选N≥10位的ADC芯片，即能够满意分辨率要求。
当然，假如要求被测信号能分辨出0.01 V的电压改变，即要求更高精度的ADC，则ADC的分辨率高些，此刻，N=
，故挑选N≥14位的ADC芯片即可。
考虑到瞬时电压的周期为50～100μs，速率比较快，本电路选用AD7896作为A/D转化器。AD7896是一个12位的快速AD转化芯片，片上包含了一个8μs的逐次迫临ADC，一个锁存扩大器，一个高速串行接口。AD7896为单电源供电，VDD输入规模为2.7～5.5 V，模拟信号输入端VIN的电压可在0V—VDD间取值，一起VDD也作为ADC的参阅电压(本电路规划的参阅电压源为+5 V)，AD7896供给了两种作业形式：高速采样形式与主动休眠形式。为了取得快速的电压转化信号，这儿选用了高速采样形式。其A/D转化接口电路图如图5所示。
2.5 单片机操控电路
本丈量仪选用单片机P89V51RD2作为操控中心，当收到中止发动电路的中止信号后，发动AD转化电路，并将电压值直接送到数码管显现电路。单片机操控电路如图6所示。
3 体系软件规划
本体系的整个软件规划都是围绕着怎么精确取得电压的峰值以及将丈量成果正确显现处理。因而，在主程序中首要处理各体系的初始化以及显现问题，而在中止服务程序中处理电压信号的读取、模数转化以及数据运算等问题。软件规划的流程图如图7～8所示。
4 定论
电路经过软硬件的联调，将测验的成果显现在数码管上，经过对数码管上数值与示波器实测数据的比较，能够得出，本规划的峰值检测电路活络牢靠，转化速率高。
