Пиковый детектор, Кто делал - помогите советом Опции

[TheMad]

Приветствую всех!
Столкнулся с необходимостью сделать пиковый детектор для импульсных сигналов. Форма входного импульса-колоколообразная, длительность - единицы микросекунд, амплитуда от единиц мВ до 5В. Необходимо чтобы на выходе моего детектора пиковое значение держалось с точностью хотя бы 1% в течение 250мкс. "классическая" схема на операционнике и диоде с конденсатором была отметена сразу - когда диод закрывается, через его емкость часть заряда конденсатора (3,3 нф) "стекала" обратно, это особенно заметно было при низких уровнях сигналов (до вольта).
Далее было предпринята попытка улучшить ситуацию: ставим 2 диода последовательно, на точку их соединения даем через резистор на 20ком (не принципиально) сигнал с выходного повторителя. Ситуация меняется на противоположную - появляется ошибка "вверх" из-за того что операционники не успевают отрабатывать. Операционники - все AD8610, довольно шустрые и с высоким водным сопротивлением. По величине ошибки (примерно на треть или чуть больше, зависит от уровня сигнала) понятно что заменой операционника даже (гипотетически) на в 10 раз более быстрый проблему не решить.
Внутреннее ощущение такое что проблема решается просто. Натолкните на путь истинный, кто сталкивался. Спасибо!

[jam]

какая ж тут критика, если Вы даже параметров не указали, желаемой точности, формы импульса, плавания нулевого уровня, шумовой полосы, отношения сигнал\шум. Может лучше взять конвеерный ацп? тогда уж наверняка...

[stells]

Если параметры импульсов не меняются в широких пределах, сойдёт

а какой параметр и за какие пределы должен выйти, чтобы не сошло? понятно, что если импульсы следуют с периодом меньшим, чем время преобразования АЦП, то будет пропуск

какая ж тут критика, если Вы даже параметров не указали, желаемой точности, формы импульса, плавания нулевого уровня, шумовой полосы, отношения сигнал\шум. Может лучше взять конвеерный ацп? тогда уж наверняка...

АЦП может и наверняка, но меня в данном случае интересует преимущества/недостатки этого варианта и схемы с ОУ, которая рассматривалась выше для того сигнала, параметры которого я указал (1-4В, 0,1-5мкс). форма - можно сказать, что колокол (сигнал с выхода усилителя ФЭУ), точность - пусть будет 1%, дрейф нуля - будем считать, что 10-15мВ, отношение сигнал/шум - не хуже 40дБ

[Herz]

а какой параметр и за какие пределы должен выйти, чтобы не сошло? понятно, что если импульсы следуют с периодом меньшим, чем время преобразования АЦП, то будет пропуск

Не только. Есть, например, ещё такая мелочь: чтобы компенсировать падение на диоде, ток через оба должен быть одинаковым. У Вас они практически всегда будут разными. Ещё и при изменении амплитуды импульсов разность эта будет меняться.

Сообщение отредактировал Herz - Mar 14 2010, 10:06

[stells]

Не только. Есть, например, ещё такая мелочь: чтобы компенсировать падение на диоде, ток через оба должен быть одинаковым. У Вас они практически всегда будут разными. Ещё и при изменении амплитуды импульсов разность эта будет меняться.

да, думал об этом... при заряде конденсатора ток через диод детектора уменьшается до 0, поэтому если ток через второй диод достаточно мал, то значения падений напряжения на обоих диодах должны приближаться (в 1% можно уложиться), т.е. измерение напряжения на втором диоде нужно проводить тогда, когда импульсов на входе нет. думается, что это можно учесть при программной обработке

[Herz]

да, думал об этом... при заряде конденсатора ток через диод детектора уменьшается до 0, поэтому если ток через второй диод достаточно мал, то значения падений напряжения на обоих диодах должны приближаться (в 1% можно уложиться), т.е. измерение напряжения на втором диоде нужно проводить тогда, когда импульсов на входе нет. думается, что это можно учесть при программной обработке

Когда импульса на входе нет, тока через диоды тоже нет. Соответственно, нет и падений напряжения. Или я не прав?

Сообщение отредактировал Herz - Mar 14 2010, 22:02

[stells]

Можно сделать усилитель с передним фронтом десятки наносекунд и задним сколько загрузка позволяет. Для того случая , что я делал загрузка была максимум 10кгц, а реально сотни герц и усилитель , что я туда поставил имел задний фронт 70мкс (т.е. пила)

1.мне не совсем понятно, что будет измерять АЦП (в данном случае AVR), если на входе пила... у него конденсатор УВХ отключается от входа после начала преобразования?
2.как у Вас реализуется длинный задний фронт? за счет чего?

Когда импульса на входе нет, тока через диоды тоже нет. Соответственно, нет и падений напряжения. Или я не прав?

т.к. входное напряжение у меня с полочкой 1В, то ток через второй (вспомогательный) диод составляет примерно (1-0,7)/4700=60мкА, а падение напряжения на нем должно быть равно падению напряжения на диоде детектора в момент выключения (прохождения пика). использование сдвоенного диода позволяет программно учесть температурный дрейф

для малого сигнала вроде тоже работает (правда непонятно насколько идеально/неидеально симулируется диод). на входе 1В с импульсами 100мВ, красный луч - выход компаратора, сиреневый - сброс:
[attachment=41802:________..._______3.JPG]

А интегратор с ключом на входе не подойдет?

это тоже вопрос... амплитуда импульса пропорциональна энергии фотонов (гамма-кванта), а вот интеграл?

[jam]

1.мне не совсем понятно, что будет измерять АЦП (в данном случае AVR), если на входе пила... у него конденсатор УВХ отключается от входа после начала преобразования?
2.как у Вас реализуется длинный задний фронт? за счет чего?

1.Не знаю, какой ацп у авр, а у микрочипа он довольно быстро семплирует, только при конверсии резких переходов на входе не любит. Вот ещё дельфино есть. Измерять будет конечно напряжение, семплировать можно от встроенного компаратора , в пиках это где-то 150нс задержки плюс 150нс задержки на интерапт, если не полить.
2. За счёт конденсатора в цепи обратной связи.
Если длительность импульса не меняется от амплитуды , то и интеграл будет пропорционален , ну а если всё точно промерить, то окажется что и усилитель имеет нелинейность, которую неплохо бы таблицей в контроллере поправить.

[stells]

1.Не знаю, какой ацп у авр, а у микрочипа он довольно быстро семплирует

частота преобразования АЦП у AVR не выше 200кГц (для 10-битного разрешения), в подпрограмму обработки прерывания он может входить до 8 тактов. в общем все получается довольно медленно, нужно сохранять амплитуду импульса

2. За счёт конденсатора в цепи обратной связи.

так ведь интегрирование получается, передний фронт тоже затянется

Если длительность импульса не меняется от амплитуды , то и интеграл будет пропорционален , ну а если всё точно промерить, то окажется что и усилитель имеет нелинейность, которую неплохо бы таблицей в контроллере поправить.

почему не меняется? я совершенно четко вижу на экране осциллографа, что чем выше амплитуда, тем больше длительность, но вот насколько сохраняется эта пропорциональность? видимо схемотехника вносит свою погрешность, хотя понятно, что она есть по-любому

PS: вообще цель следующая... сейчас радиометр работает в счетном режиме с некоторым настраиваемым порогом дискриминации. хочется сделать входной каскад более универсальным, чтобы можно было оценивать спектр. суперточность не нужна, в пределах 1%

Сообщение отредактировал stells - Mar 15 2010, 08:08

[jam]

частота преобразования АЦП у AVR не выше 200кГц (для 10-битного разрешения), в подпрограмму обработки прерывания он может входить до 8 тактов. в общем все получается довольно медленно, нужно сохранять амплитуду импульса

Что-то медленно совсем - у микрочипа 2Мгц у дельфина 12Мгц.

так ведь интегрирование получается, передний фронт тоже затянется

Не факт.

почему не меняется? я совершенно четко вижу на экране осциллографа, что чем выше амплитуда, тем больше длительность, но вот насколько сохраняется эта пропорциональность? видимо схемотехника вносит свою погрешность, хотя понятно, что она есть по-любому

По идее длительность менятся не должна, только амплитуда, если длительность меняется это плохой знак.

PS: вообще цель следующая... сейчас радиометр работает в счетном режиме с некоторым настраиваемым порогом дискриминации. хочется сделать входной каскад более универсальным, чтобы можно было оценивать спектр. суперточность не нужна, в пределах 1%

Если затянуть задний фронт, то можно получить такую точность измеряя длительность импульса компаратора, правда не знаю, насколько это авру под силу.