最近,我收到了一個(gè)學(xué)生發(fā)來的電子郵件,他要設(shè)計(jì)一款檢測(cè)10MHz模擬信號(hào)峰值的電路。他的計(jì)劃是采用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器,以遠(yuǎn)高于每秒兩千萬次(20Msamples/second )的奈奎斯特頻率進(jìn)行采樣,然后,將后繼的轉(zhuǎn)換器輸出送至一個(gè)運(yùn)行著高優(yōu)先級(jí)的緊湊型軟件循環(huán),且不接受中斷請(qǐng)求的高速處理器。總之,他的方法不僅昂貴,而且耗電量和占位面積都相當(dāng)龐大。

雖然我對(duì)是否向他提供免費(fèi)的設(shè)計(jì)參考遲疑不決,因?yàn)橥邮苷邔?duì)免費(fèi)的建議都會(huì)采取置之不理的態(tài)度。但是猶豫再三,我還是給出了一種替代方案,即一種經(jīng)典的模擬峰值檢測(cè)器。采用一款快速精準(zhǔn)的運(yùn)算放大器、幾只低漏二極管和一個(gè)低漏電容,就可組成一個(gè)絕佳的峰值檢測(cè)器電路的核心,而其成本僅需5美元左右。該電路功耗低、體積小、高速、便宜、可靠而且便于測(cè)試。簡(jiǎn)言之,這種方法簡(jiǎn)直令人愛不釋手。

不幸的是,這名學(xué)生,也就是未來的電子工程師,根本沒有領(lǐng)會(huì)一款基于模擬方法的峰值檢測(cè)器的概念。這并不是因?yàn)樗皇煜み@個(gè)電路的具體細(xì)節(jié),而是由于他滿腦子想的都是如何將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式以便進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。在模擬領(lǐng)域?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析和計(jì)算的想法對(duì)他而言是陌生的；正如很多人所言,對(duì)這名學(xué)生來說,“模擬領(lǐng)域無計(jì)算”。

這種情況簡(jiǎn)直太糟糕了。因?yàn)閷?duì)許多信號(hào)處理需要來說,模擬更佳,而且往往是通往成功的唯一手段。若你需要一款對(duì)數(shù)(log)放大器,或一個(gè)用于線性電源或RF信號(hào)的RMS-DC轉(zhuǎn)換器,那么你一定要考慮模擬方法。或許,你別無選擇。

在處理器“統(tǒng)治”整個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的時(shí)代,我提到的這種峰值檢測(cè)器布局在模擬電路中很常見。例如,Burr-Brown公司(現(xiàn)被TI收購)出品的OPA111運(yùn)放,其數(shù)據(jù)手冊(cè)中就列出了這樣一種可能的電路,我認(rèn)為它是老款的多片Burr-Brown器件的單片版本。

但是事情往往具有兩面性。如今的運(yùn)放比早先的性能優(yōu)越,而且價(jià)格更加便宜。工程師可以利用它們實(shí)現(xiàn)真正高精確、高速且更便宜的峰值檢測(cè)器。

作者:施維柏