1.本发明属于检测电路技术领域，具体涉及一种最大峰值检测电路及其控制方法。
背景技术：2.解决非周期信号的最大峰值采样电路，在模数转换的过程中，由于采样电路与ad转换芯片(adc)为异步工作方式，当最大峰值点出现在ad转换芯片的模数转换期间，且在该期间内最大峰值采样电路的采样电容因到达保持时间而放电时，ad转换芯片将无法识别出此种情形下的最大峰值，导致数据丢失。
技术实现要素：3.为了解决上述技术问题，本发明提供一种最大峰值检测电路及其控制方法。本发明所采用的技术方案如下：
4.一种最大峰值检测电路，包括：二极管d、采样保持电容c1、电子开关管q1、电压比较器p1、ad转换芯片adc和微控制单元mcu，ad转换芯片adc和微控制单元mcu电性连接，输入电压v
in
为被采集信号。还包括电子开关管q3和q2，以及采样保持电容c2和信号处理电路，输入电压v
in
与二极管d的阳极连接，电压比较器p1的正输入端连接二极管d的阴极，电压比较器p1的负输入端的输入电压为电压保持开启阈值v
hd
，电压比较器p1的输出端输出采样电容保持信号(hold)发送至微控制单元mcu；电子开关管q1与采样保持电容c1并联，q1的集电极与二极管d的阴极和adc的输入端相连，q1的发射极接地；采样保持电容c2与电子开关管q2并联，q2的集电极与q3的发射极和信号处理电路相连，q2的发射极接地；信号处理电路与mcu相连；q3的集电极与二极管d的阴极相连，q3的基极为高频时钟脉冲信号；q2和q1的基极均与mcu相连。
5.优选的，电子开关管q1、q2和q3为npn型三极管，采样保持电容c1和c2选用云母电容或薄膜电容。
6.一种最大峰值检测电路的控制方法，应用前述的最大峰值检测电路，包括以下步骤：
7.步骤1、初始化控制参数，k：延时系数，0《k《1，cnt＝0，disc＝0；
8.步骤2、t0时刻，检测电路检测是否v
in
》v
hd
，如果是，转下一步，如果否，循环执行步骤2；
9.步骤3、t2时刻，检测电路检测是否v
out
(k+1)》v
out
(k)，即：信号处理电路检测到更高的峰值电压；如果是，转下一步，如果否，转步骤6；
10.步骤4、mcu判断是否cnt》kcnt_max(0《k《1,cnt_max为计数器最大值)，如果是，转下一步，如果否，转步骤6；
11.步骤5、将cnt置位至指定值cnt_set，cnt＝cnt_set，cnt_set《kcnt_max；计数器从cnt_set开始计数至cnt_max，该过程所需时间t
rel
应至少大于一个adc的转换周期t
tf
；
12.步骤6、继续执行cnt自加1，cnt＝cnt+1；
13.步骤7、mcu判断是否cnt＝cnt_max，如果是，转下一步，如果否，转步骤6；
14.步骤8、cnt等于cnt_max时触发disc，将q2和q1导通，c1和c2放电，等待下一次充电信号。
15.本发明的有益效果：
16.1、采集数据准确，不会因为异步采集方式而丢失数据；
17.2、算法适应性强，更换ad转换芯片时，仅需更改少量的算法参数。
附图说明
18.图1是现有的最大峰值采样电路的典型拓扑图；
19.图2是现有的最大峰值采样电路的典型采样时序示意图；
20.图3是本发明实施例的最大峰值采样电路的新型拓扑图；
21.图4是本发明实施例的最大峰值采样电路的新型采样时序示意图；
22.图5是本发明实施例的最大峰值检测电路的控制方法的逻辑流程图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.以图1、图2为例，简述现有的最大峰值采样电路的典型拓扑结构和典型采样时序及其工作方式。
25.图1中，c1：采样保持电容；
26.d：二极管；
27.q1：电子开关管；
28.p1：电压比较器；
29.adc：ad转换芯片，即：模拟量/数字量转换器；
30.mcu：微控制单元；
31.hold：采样电容保持信号，高电平时q1为关断状态；
32.disc：采样电容放电信号，高电平时q1为导通状态；
33.gnd：0电位参考点；
34.输入电压v
in
为被采集信号；
[0035]vhd
为电压保持开启阈值，可自定义设置；
[0036]vout
为采集到的最大峰值电压。
[0037]
t0时刻，系统检测到v
in
》v
hd
，mcu收到hold保持信号，mcu将disc放电信号置于低电平，采样保持电容c1开始对输入电压进行采样，同时mcu中的计数器cnt开始计数，计数至cnt_max最大值时，mcu将disc放电信号拉高，采样保持电容c1放电，等待下一次采集。
[0038]
图2中，t
acq
：adc获取数据时长，由adc芯片型号决定；
[0039]
t
conv
：adc转化数据时长，由adc芯片型号决定；
[0040]
t
hold
：峰值保持电容保持时长，可自定义设置；
[0041]
cnt：mcu内部计数(时)器计数值，可自定义设置；
[0042]
cnt_max：mcu内部计数(时)器计数值最大值，cnt到达该值后自动归零，可自定义
设置；
[0043]
t0：输入电压到达电压保持开启阈值时刻；
[0044]
t1：输入电压到峰值时刻；
[0045]
t2：下一次脉冲起始时刻；
[0046]
t3：下一次脉冲到达峰值时刻；
[0047]
t4：峰值保持电容放电时刻。
[0048]
ad转换芯片在t
acq
期间从外界电路采集电压信息，在t
conv
期间与外界电路断开连接，并将t
acq
期间采集到的电压信息转换成数字量发送给mcu。在t3时刻，adc处于t
conv
期间，图1所示出的采集电路采集到了出现在t
hold
期间内的最大峰值，如在此次t
conv
期间mcu计数器计数至cnt_max，则采样保持电容c1放电，adc未能将该最大峰值转换为数字量发送给mcu，进而导致mcu收到的是错误的最大峰值电压。
[0049]
如图3所示，是本发明实施例的最大峰值采样电路的新型拓扑图。
[0050]
图3中，c1、c2：采样保持电容；
[0051]
q1、q2、q3：电子开关管；
[0052]
cnt_set：计数器置位信号；
[0053]
以q1、q2、q3均为npn型三极管为例简述各部件连接关系。为保证采样精度，c1、c2应尽可能地选用容值较低、耐压较高的云母电容或薄膜电容(无极性)。
[0054]
输入电压v
in
为被采集信号，输入电压v
in
与二极管d的阳极连接；电压比较器p1的正输入端连接二极管d的阴极，负输入端的输入电压为电压保持开启阈值(固定电压)v
hd
，输出端输出采样电容保持信号hold(高电平有效)发送至mcu；c1与q1并联，q1的集电极与二极管d的阴极和adc的输入端相连，发射极接地；c2与q2并联，q2的集电极与q3的发射极和信号处理电路相连，q2发射极接地；信号处理电路与mcu相连；q3的集电极与二极管d的阴极相连，q3的基极为高频时钟脉冲信号；q2、q1的基极均与mcu相连，并受disc信号控制，当hold信号为高电平时，disc信号为低电平，c1、c2上电压与v
in
相等，当mcu计数(时)器计数到cnt_max时，disc为高电平，c1、c2放电。信号处理电路为现有技术，信号处理电路主要由运算放大器和电压比较器组成，其功能是将c1和c2上的电压比较，再将比较结果放大，根据放大后的电压差值决定是否向mcu发送cnt_set命令。
[0055]
如图4所示，是本发明实施例的最大峰值采样电路的新型采样时序示意图。
[0056]
图4中，t
tf
：adc单次模数转换时长；f
tf
是adc模数转换频率，二者互为倒数。
[0057]
t
rel
：mcu计数(时)器延时时长；可自定义设置。
[0058]
t5：延时后disc高电平时刻。
[0059]
以图3、图4为例阐述本技术方案。t0时刻，系统检测到v
in
》v
hd
，mcu收到hold保持信号，mcu将disc信号置于低电平，采样保持电容c1及c2开始对输入电压进行采样，同时mcu中计数器(cnt)从0开始计数。q3为时钟脉冲驱动的电子开关，其开关频率远高于adc模数转换频率f
tf
，采样保持电容c2的电压值等于当前时刻c1的电压值(q3导通)或前一时刻的c1电压值(q2关断)。
[0060]
如图5所示，是本发明实施例的最大峰值检测电路的控制方法的逻辑流程图。图5中，k：延时系数，0《k《1，通过改变该值可改变mcu计数(时)器的延时时长。
[0061]
t2时刻，信号处理电路检测到更高的峰值电压，即v
out
(k+1)》v
out
(k)。同时，mcu判
断cnt是否大于kcnt_max(0《k《1,cnt_max为计数器最大值)。如cnt》kcnt_max，则将cnt置位至指定值(cnt_set)，cnt_set应小于kcnt_max，计数器从cnt_set开始计数至cnt_max，该过程所需时间t
rel
应至少大于一个adc的转换周期t
tf
。反之，如cnt《kcnt_max，则继续执行cnt自加1，至cnt_max时触发disc，将q2和q1导通，c1和c2放电，等待下一次充电信号。
技术特征：1.一种最大峰值检测电路，包括：二极管d、采样保持电容c1、电子开关管q1、电压比较器p1、ad转换芯片adc和微控制单元mcu，ad转换芯片adc和微控制单元mcu电性连接，输入电压v
in
为被采集信号，其特征在于，还包括电子开关管q3和q2，以及采样保持电容c2和信号处理电路，输入电压v
in
与二极管d的阳极连接，电压比较器p1的正输入端连接二极管d的阴极，电压比较器p1的负输入端的输入电压为电压保持开启阈值v
hd
，电压比较器p1的输出端输出采样电容保持信号hold发送至微控制单元mcu；电子开关管q1与采样保持电容c1并联，q1的集电极与二极管d的阴极和adc的输入端相连，q1的发射极接地；采样保持电容c2与电子开关管q2并联，q2的集电极与q3的发射极和信号处理电路相连，q2的发射极接地；信号处理电路与mcu相连；q3的集电极与二极管d的阴极相连，q3的基极为高频时钟脉冲信号；q2和q1的基极均与mcu相连。2.根据权利要求1所述的一种最大峰值检测电路，其特征在于，电子开关管q1、q2和q3为npn型三极管，采样保持电容c1和c2选用云母电容或薄膜电容。3.一种最大峰值检测电路的控制方法，其特征在于，应用如权利要求1所述的最大峰值检测电路，包括以下步骤：步骤1、初始化控制参数，k：延时系数，0<k<1，cnt＝0，disc＝0；步骤2、t0时刻，检测电路检测是否v
in
>v
hd
，如果是，转下一步，如果否，循环执行步骤2；步骤3、t2时刻，检测电路检测是否v
out
(k+1)>v
out
(k)，如果是，转下一步，如果否，转步骤6；步骤4、mcu判断是否cnt>kcnt_max，其中，cnt_max为计数器最大值，如果是，转下一步，如果否，转步骤6；步骤5、将cnt置位至指定值cnt_set，cnt＝cnt_set，cnt_set<kcnt_max；步骤6、继续执行cnt自加1，cnt＝cnt+1；步骤7、mcu判断是否cnt＝cnt_max，如果是，转下一步，如果否，转步骤6；步骤8、cnt等于cnt_max时触发disc，将q2和q1导通，c1和c2放电，等待下一次充电信号。4.根据权利要求3所述的一种最大峰值检测电路的控制方法，其特征在于，步骤5中，计数器从cnt_set开始计数至cnt_max，该过程所需时间t
rel
应至少大于一个adc的转换周期t
tf
；t
tf
：adc单次模数转换时长；t
rel
：mcu计数器或者计时器延时时长。
技术总结本发明属于检测电路技术领域，涉及一种最大峰值检测电路及其控制方法，检测电路中的ADC和MCU电性连接，输入电压V
技术研发人员：张宏熠 韩文涛 白洪超
受保护的技术使用者：青岛艾诺智能仪器有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
