最近,我收到了一個學生發來的電子郵件,他要設計一款檢測10MHz模擬信號峰值的電路。他的計劃是采用一個A/D轉換器,以遠高于每秒兩千萬次(20Msamples/second )的奈奎斯特頻率進行采樣,然后,將后繼的轉換器輸出送至一個運行著高優先級的緊湊型軟件循環,且不接受中斷請求的高速處理器。總之,他的方法不僅昂貴,而且耗電量和占位面積都相當龐大。

雖然我對是否向他提供免費的設計參考遲疑不決,因為往往接受者對免費的建議都會采取置之不理的態度。但是猶豫再三,我還是給出了一種替代方案,即一種經典的模擬峰值檢測器。采用一款快速精準的運算放大器、幾只低漏二極管和一個低漏電容,就可組成一個絕佳的峰值檢測器電路的核心,而其成本僅需5美元左右。該電路功耗低、體積小、高速、便宜、可靠而且便于測試。簡言之,這種方法簡直令人愛不釋手。

不幸的是,這名學生,也就是未來的電子工程師,根本沒有領會一款基于模擬方法的峰值檢測器的概念。這并不是因為他不熟悉這個電路的具體細節,而是由于他滿腦子想的都是如何將信號轉換為數字格式以便進行準確計算。在模擬領域對信號進行分析和計算的想法對他而言是陌生的；正如很多人所言,對這名學生來說,“模擬領域無計算”。

這種情況簡直太糟糕了。因為對許多信號處理需要來說,模擬更佳,而且往往是通往成功的唯一手段。若你需要一款對數(log)放大器,或一個用于線性電源或RF信號的RMS-DC轉換器,那么你一定要考慮模擬方法。或許,你別無選擇。

在處理器“統治”整個設計領域的時代,我提到的這種峰值檢測器布局在模擬電路中很常見。例如,Burr-Brown公司(現被TI收購)出品的OPA111運放,其數據手冊中就列出了這樣一種可能的電路,我認為它是老款的多片Burr-Brown器件的單片版本。

但是事情往往具有兩面性。如今的運放比早先的性能優越,而且價格更加便宜。工程師可以利用它們實現真正高精確、高速且更便宜的峰值檢測器。

作者:施維柏