Topdetector met hold functie

topdetector

Topdetector met hold functie

Vaak is het noodzakelijk de topwaarde van een signaalspanning over een lange tijd te meten. Een voorbeeld daarvan is de S-meter bij SSB gebruik, of een wattmeter waarbij je het signaal in de pieken wilt kunnen meten. Standaard meterschakelingen geven een gemiddelde waarde af, en dat is wat je bij SSB nou net niet wil meten. Deze schakeling houdt de topwaarde van de gemeten spanning vast.

 

De schakeling is weergegeven in figuur 1. De eerste operationele versterker werkt als top-detector voor negatieve spanningen. Als de ingangsspanning positief is zal de diode D1 gaan geleiden. De inverterende ingang van de op-amp wordt dan kortgesloten met de uitgang van de op-amp. De diode zorgt ervoor dat de uitgangsspanning van de op-amp niet lager kan worden dan ongeveer -0,65 V.
Als de ingangsspanning negatief wordt gaat de diode D1 sperren. De eerste op-amp werkt nu als inverterende versterker en de uitgang volgt het negatieve ingangssignaal, maar nu met positieve polariteit. De diode D2 gaat geleiden en de positieve uitgangsspanning van de eerste op-amp verschijnt over de condensator C1.

topdetector

Als de ingangsspanning gaat dalen, gaat de uitgang van de eerste op-amp deze spanningsdaling volgen. Het gevolg is dat de diode D2 gaat sperren en de topspanning over de condensator C1 blijft staan. Deze spanning wordt gebufferd door de tweede operationele versterker. Deze heeft een zeer hoge ingangsimpedantie, zodat de condensator C1 niet kan ontladen en de topspanning van het ingangssignaal bewaart.
Omdat de buffer een zeer lage uitgangsimpedantie heeft kan men de schakeling zonder problemen belasten met een meetapparaat, bijvoorbeeld een LED VU-meter. Als de negatieve waarde van de ingangsspanning later een grotere topwaarde bereikt gaat de diode D2 weer geleiden en de nieuwe waarde van de top wordt naar de condensator getransporteerd. De uitgangsspanning van de schakeling geeft dus steeds de grootste negatieve waarde van de ingangsspanning aan.
Door het even drukken op de schakelaar S1 wordt de condensator ontladen en wordt het geheel 'gereset'.

De versterking van de schakeling wordt bepaald door de verhouding tussen R1 en R2: A = R2 / R1. De ingangsimpedantie van het geheel wordt bepaald door uitsluitend R1. Voor een ingangsimpedantie van 10k en een versterking van 10 wordt R1=10k en R2=100k.

De opamp is idealiter een J-FET opamp zoals de TL072 of TL082.

Vind je het drukken op een knop wat te primitief, dan kan je de drukknop vervangen door een weerstand. De meter zal dan snel oplopen bij een aangeboden ingangssignaal, maar door de weerstand wordt de condensator langzaam ontladen. Neem je voor C1 10uF, dan geeft een weerstand van 100k een RC-tijd van 1 seconden. En een condensator is in 5 RC-tijden voor 99% ontladen (of geladen). Dat levert een fraaie peak-hold detector op.

En laat je de condensator weg en vervang je die door een weerstand, dan heb je een gewone VU-meter…