Sobre / Detector de picos

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Estoy trabajando en un proyecto en el que estamos tratando de diseñar y construir un medidor de espesor ultrasónico que calculará el grosor de una parte determinada en función de la diferencia de tiempo entre enviar una señal y recibir una reflexión (utilizando la velocidad conocida). del sonido a través del medio). Actualmente estamos utilizando un Arduino nano como MCU para nuestro prototipo. Hemos amplificado con éxito el pulso generado por la MCU a un voltaje más alto, que luego se utiliza para excitar el transductor ultrasónico (que está en contacto con la parte que se está midiendo). Luego, el segundo elemento del transductor detecta la reflexión y la convierte en una señal eléctrica que se centra en la frecuencia natural del transductor (5 MHz). Esta señal luego se procesa (amplifica y filtra) a un nivel que será detectable por la MCU (captura de pantalla del circuito y del alcance, como se muestra a continuación). Sin embargo, debido a la frecuencia de muestreo limitada de la MCU, la señal no se detectará de manera confiable. Por lo tanto, me preguntaba si podríamos diseñar un detector de envolvente que extrajera la modulación de amplitud de la señal de reflexión, convirtiendo efectivamente una frecuencia muy alta en una señal de frecuencia más baja, que espero sea detectada por la MCU.

Deacuerdoconloqueheleídohastaahora,estoselograríarectificandoprimerolaseñalusandoun"super-diodo" (configuración de rectificador de precisión como se muestra a continuación) y luego integrarlo a través de un integrador de amplificador operacional. Sin embargo, parece que debido a que confío en una fuente única y la frecuencia de la señal de interés es muy alta, el rectificador no funcionará como esperaba (el amplificador operacional usado es LM7171, con una tasa de respuesta muy alta de 4100 V / µs), de hecho, este diseño en particular ha demostrado ser inútil con una fuente única, aunque el mismo amplificador operacional ha funcionado perfectamente bajo una única fuente de alimentación para los circuitos que se muestran arriba. ¿Hay tal vez una forma de diseñar un detector de envolventes completamente a partir de transistores en lugar de amplificadores operacionales?

¡Cualquier puntero o sugerencia será altamente apreciado!

Gracias de antemano

    
pregunta Raphael Turra

3 respuestas

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Después de leer la hoja de datos de LM7171, tengo 7 sugerencias:

0) es su alcance lo suficientemente rápido (500MHz) para buscar oscilaciones del OpAmp

1) operar el OpAmp desde 10Volts; no se caracteriza a solo 5 voltios de VDD

2) usa un plano de tierra

3) la hoja de datos dice que Rminvalue_feedback es de 500 ohmios;

4) asegúrese de que las tapas de desvío de VDD estén a 1 mm (1/32 ") de los cables IC, o más cerca; use las tapas de desvío de SurfaceMount; para cancelar parcialmente la inductancia de la PCB, coloque el GND a través de la tapa de derivación; la corriente fluye a través de la tapa y luego debe revertir y regresar un par de miliMetros, demostrando una cancelación parcial de L.

5) su circuito rectificador debería funcionar, pero reduzca los valores de la resistencia para aumentar el ancho de banda de la rectificación. El nodo de salida no está conectado directamente al opamp, por lo que el opamp no puede garantizar que el ancho de banda posible sea el ancho de banda alcanzado; Ejemplo: con 10pF en Vout y 100Kohm Rfeedback, tiene un 1uS tau y por lo tanto un 1uS PeakDetector.

7) para reducir el riesgo de oscilación, coloque sus resistencias justo al lado del OpAmp IC; Trabajé con ADCs que oscilaron (10milliVolts en -5.2 VDD a 900 MHz); e instalar 33_ohm SMT R debajo del pin Vin (bentup) fue la cura. Los interruptores de puerta R son un factor de seguridad en el uso de MOSFETS de potencia. Un OpAmp rápido también necesita ese respeto por el ancho de banda de ganancia que aporta a su circuito; humedecer sus pines.

    
respondido por el analogsystemsrf
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La razón para requerir el detector de envolvente, fue que el ADC de la MCU no puede muestrear lo suficientemente rápido para detectar la señal de manera confiable. Permítame proponer otra opción que funcionaría sin un detector de envolvente: use una MCU que tenga un comparador analógico integrado.

El comparador analógico puede configurarse con componentes externos, de modo que tan pronto como la entrada supera un cierto umbral de voltaje, el comparador emite uno lógico. La MCU se puede configurar para que active una interrupción cada vez que el comparador muestre un flanco ascendente. Aún mejor: combínelo con un temporizador interno que tiene una función de captura de entrada.

Por ejemplo, algunos AVR pueden activar la función de captura de entrada en un flanco ascendente o descendente desde el comparador analógico. La captura de entrada almacena el valor del temporizador en el momento del límite y, además, puede provocar una interrupción. Cuando restas el valor del temporizador almacenado (la hora de inicio del emisor ultrasónico), tienes el tiempo de viaje requerido.

    
respondido por el Grebu
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También preguntó acerca de un detector de envolvente que usa solo transistores. Asumo que los 2 transistores tienen VBE similar a la misma corriente. La olla permite un cierto ajuste para el umbral. Si no puede configurar Vout para que esté cerca de + 5v cuando no haya entrada, cambie los 2 transistores. La "ganancia" será la proporción de Rcollector (NPN izquierdo) / R_emitter (NPN izquierdo), con algunos factores de escala que involucran el área debajo de una sinusoide. ¿Por qué no hay efecto Miller aquí?

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf

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