一种峰值保持优化电路的制作方法

1.本发明属于探测器信号采集技术领域，具体涉及一种峰值保持优化电路。


背景技术：

2.导引头是导弹制导武器的核心组成部分，而激光制导因其具有制导精度高、抗干扰能力强、控制系统设计简易、结构简单、可智能识别码型种类多以及成本低等特点，激光导引头逐渐被世界瞩目。在激光导引头系统中，由于激光器的特性，探测器接收到的光信号为窄脉冲信号(脉宽为10ns至20ns)，若使用信号“直采”的方式，对ad采集芯片的要求极高，因此需要获取窄脉冲的平均功率或者是峰值功率，才能进行角度解算。在大多数设计过程中，设计者会在信号被采集之前，将窄脉冲进行峰值保持、采样保持处理，即启用峰值保持电路、采样保持电路，但一般的峰值保持电路又会产生反馈电压，反作用于后续的求和比较电路以及触发电路。为不影响触发电路及ad采集电路的正常工作，一般会采取提高阈值cmp电压的方式来保证信号采集的完整率与精确度，但是，提高阈值cmp电压就意味着牺牲导引头的制导距离，这将大大削弱激光导引头的制导优势。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的是提供一种峰值保持优化电路，该优化电路能够消除一般激光峰值保持电路产生的反馈电压，并且可提高导引头的制导距离。
4.一种峰值保持优化电路，包括跨导型放大器d1、保持二极管v1、保持电容c2、双路跟随器以及单刀单掷开关d2；其中，跨导型放大器d1采用的型号为opa861dbv；双路跟随器包括型号为ada4817-1ardz的第一跟随器n2a和第二跟随器n2b；单刀单掷开关采用型号为 adg741bksz5；
5.第一跟随器n2a的第2引脚为输入引脚，接收隔直放大电路输出的激光脉冲信号，第13 引脚为输出信号引脚；
6.跨导型放大器d1的第3引脚接收第一跟随器n2a的第13引脚输出的电压信号，第4引脚接到第二跟随器n2b的第5引脚；跨导型放大器d1的第5引脚接保持二极管v1的正极，二极管v1的负极接单刀单掷开关d2的第一引脚；
7.第二跟随器n2b的第5引脚为最终的信号输出端，第10引脚串接保持电容c2后接地，同时还接单刀单掷开关d2的第1引脚，刀单掷开关d2的第2引脚接在保持电容c2和地之间；单刀单掷开关d2的复位信号reset端在各个激光脉冲信号到来时间隔的输入0,1信号。
8.较佳的，第一跟随器n2a的14引脚和12引脚为供电引脚。
9.较佳的，跨导型放大器d1的第1引脚和第6引脚为供电引脚。
10.较佳的，跨导型放大器d1的第5引脚通过电阻r4接+5v电压。
11.较佳的，单刀单掷开关d2的第5引脚为供电引脚，第3引脚接地。
12.本发明具有如下有益效果：
13.本发明提供了一种峰值保持优化电路，使用峰值保持电路将窄脉冲的峰值保持，
后续采样保持后供ad正常采集，峰值保持前端加入跟随器有效减弱电路所产生的反馈电压，反馈电压被减弱，使得求和电路输出的and基础值减小，阈值cmp的设定可以相应的减小，在保证正常触发的同时，又避免了牺牲导引头的制导距离；构成峰值保持的跟随器与其前端需要的跟随器采用芯片ada4817-1ardz，此芯片为两路芯片，节省pcb空间且功能更优化。
附图说明
14.图1为本发明的峰值保持优化电路原理图；
15.图2为采用现有峰值保持电路测试波形图；
16.图3为本发明峰值保持优化电路测试波形图。
具体实施方式
17.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
18.如图1所示，本发明相关联的有：隔直放大电路(由图1所示r1与c1组成)、峰值保持优化电路、四象限求和比较电路。通过窄带滤光片滤波以后，探测器接收到的除了激光外，还有一定比例的剩余背景光，故激光探测电路输出信号包含激光脉冲信号、噪声信号和背景光，背景光会使探测器输出一个直流偏置，其对解算目标方位信号是无用的，故在电路中设计隔直、放大电路，将直流偏置滤除，保留对解算目标方位有用的激光脉冲信号。
19.经过隔直、放大处理后的信号分别进入峰值保持电路以及求和比较电路，但是峰值保持电路产生反馈电压，使得求和比较电路的and基础值被提高，影响程序中阈值cmp的设定，而峰值保持电路将窄脉冲的峰值进行保持；
20.在峰值保持电路前端接入跟随器，有效的减弱激光峰值保持电路所引起的反馈电压，使得四象限求和电路输出的and基础值降低；
21.求和电路输出求和信号and，其基础值降低，在and值与阈值cmp相差一定值的基础上，相应的程序中设定的阈值cmp随and值同步降低，保证了激光导引头的制导距离；
22.and值与阈值cmp存在差值，则产生正常的上升沿，触发电路进入捕获中断，使得ad可以正常采集数据，进行角度解算。
23.本发明的一种峰值保持优化电路包括跨导型放大器d1、保持二极管v1、保持电容c2、双路跟随器以及单刀单掷开关d2等元件；其中，跨导型放大器d1采用的型号为opa861dbv；双路跟随器包括型号为ada4817-1ardz的第一跟随器n2a和第二跟随器n2b；单刀单掷开关 d2采用型号为adg741bksz5。
24.第一跟随器n2a的第2引脚为输入引脚，接收隔直放大电路输出的激光脉冲信号；由于该芯片具有较强的抗干扰能力，将输入信号转变成为驱动能力较强的信号由其第13引脚输出。
25.跨导型放大器d1为宽带宽运算跨导放大器，具有95ma/v的高跨导特性，其内部结构主要为宏晶体管(由基极b、集电极c、发射极e组成)，跨导型放大器d1的第3引脚(基极b) 接收第一跟随器n2a的第13引脚输出的电压信号，在第4引脚(发射极e)输出低阻抗电压接到第二跟随器n2b的第5引脚，并与第二跟随器n2b的第5引脚输出电压进行比较，同时判断自身的第5引脚(集电极c)是否输出高阻抗电流源；该第5引脚接保持二极管v1的正极，二极
管v1的负极接单刀单掷开关d2的第一引脚。
26.第二跟随器n2b的第5引脚为最终的信号输出端，第10引脚串接保持电容c2后接地，同时还接单刀单掷开关d2的第1引脚，刀单掷开关d2的第2引脚接在保持电容c2和地之间。单刀单掷开关d2用于控制保持电容c2的充放电，通过复位信号reset输入端在各个激光脉冲信号到来时间隔的输入0,1信号进行控制。
27.其中，第一跟随器n2a的14引脚和12引脚为供电引脚。跨导型放大器d1的第1引脚和第6引脚为供电引脚；为了拉高电平，第5引脚通过电阻r4接+5v电压。单刀单掷开关d2 的第5引脚为供电引脚，第3引脚接地。
28.本发明的跨导型放大器d1的主要工作原理为：
29.当ub》ue，集电极c输出电流，ub≤ue，集电极c不输出电流；当集电极c有电流输出时，保持二极管v1导通，保持电容c2充电，当充电到脉冲峰值时保持二极管v1截止，保持电容c2将脉冲峰值保持，第一跟随器n2a用于减弱峰值保持电路所引起的反馈电压，第二跟随器n2b用于将峰值保持电路的输出信号进行跟随稳定；在此阶段中，单刀单掷开关d1处于闲置休眠状态，即复位信号reset置0，reset的值决定了峰值保持电路中充电电容c2的工作状态：reset置0时，d、s断开，保持电容c2充电；reset置1时，d、s闭合开，电流直接流向大地，保持电容c2放电。
30.因此，峰值保持电路的主要具体工作原理为：脉冲到来，reset置0(reset值在程序代码中进行逻辑处理)，输入信号进入第一跟随器n2a，进行抗干扰处理，处理后信号进入跨导型放大器d1的基极b，此时ub》ue，集电极c输出电流，二极管v1导通，保持电容c2进行充电直至到达脉冲峰值，reset置0(reset值在程序代码中进行逻辑处理)，此时图1中的输出信号为脉冲峰值电压，即ue，故ue≥ub，由于ub≤ue，集电极c不输出电流，所以二极管v1处于截止状态，保持电容c2保持脉冲峰值，ue始终处于峰值状态；当下一个脉冲即将到来时，reset置1，保持电容迅速释放电荷，此时ue归于原始状态，即零电压状态；脉冲到来时，再次进行上述工作。
31.四象限求和电路是将四个峰值保持电路输出的激光脉冲信号进行求和，得and值，所述比较电路是将and值实时的与程序设定中阈值cmp电压进行比较，通过比较得到上升沿(上升沿周期出现，保证激光周期正常)，短暂延时后触发电路进入捕获中断，使得ad芯片对数据进行采集。
32.如图2、图3所示，本发明还对传统的峰值保持电路和本发明的峰值优化进行了验证。
33.图2表明未进行优化的现象：无激光照射时，求和电路输出的and值固定不变，程序中设定一个阈值cmp(阈值cmp为定值)，两者之间存在一定的差值，此时cmp＞and，当激光器照射导引头，即有激光能量时，and值迅速升高，使得and＞cmp，经过比较电路之后，会输出一个上升沿，进而触发电路进入捕获中断，进行数据采集，但是由于峰值保持电路所产生的反馈电压会使得and值有二次回冲，由图2可见，二次回冲又一次使得and值迅速升高，导致and＞cmp，经过比较电路之后，又一次进入捕获中断，然而此次为误触发，这一触发打乱了正常的激光周期，最终导致ad采集紊乱，数据存在差异，激光导引头无法正常跟踪目标。
34.图3为对峰值保持电路进行优化后测波形图：无激光照射时，求和电路输出的and值与程序中设定的阈值cmp之间存在一定的差值(cmp＞and)，当激光器照射导引头，激光能
量使得and值迅速升高，比较得and＞cmp，故会输出一个上升沿，进而触发电路进入捕获中断，进行数据采集，跟随器有效减弱了峰值保持电路所产生的反馈电压，故没有出现二次回冲的现象，这样就保证了激光周期的正确性，那么ad采集也正常，解算出高精度的目标方位信号，保证激光导引头可以正常跟踪。
35.本发明无需牺牲导引头制导距离这一关键性指标，便可正常触发脉冲进入捕获中断进而对数据进行采集，进行角度解算。
36.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。