如何测量高频正弦波信号峰值与有效值？

本篇文章以20M的正弦波信号为例，对信号峰值和有效值得测量进行分析和讲解。并针对一些情况进行了假设，打消顾虑。希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。

有关正弦波信号峰值和有效值测量的资料，网络上的相关资料并不丰富。但是这个问题却是出现的比较频繁的。本篇文章以一个20M的正弦波信号为例，对这个问题展开讨论。通常来说，频率可以通过高速比较器转成方波测量。那么有效值或者峰值该如何测呢？使用AD637等测有效值，但频率只能几M而已，峰值保持电路感觉在高频下效果也不好。既然是正弦波，那么只要测量出峰值或有效值中的一个，另一个即可用计算获得。在精度要求不是特别高的情况下，可以用高频二极管整流，然后再用低漏电的电容积分，后面接高阻输入的缓冲级。足够长时间后，电容上的电压就可以认为是峰值。

另外再设计一个高阻的可控泄放回路，在测量完成后对电容放电以便再次测量。这种峰值检波电路靠电容充放电来实现，如果正弦波带宽较大，50KHZ～20M直接变化，有人就会担心这种电路不适用了，其实完全不必担心。该法对频率不敏感，唯一要求信号源具有足够输出电压、驱动能力以及尽量提高后级缓冲级的输入阻抗，放电回路的断态阻抗也要足够高。后二者的高阻抗实现不难，缓冲用结型场效应管输入级的运放比如TL072、082等，放电回路则用MOS管搭。信号源的输出电压不够或驱动能力过低则要加放大级，放大级的增益需要在测量结果中消去。如果是用DSP去采集信号的频率和幅值，画出幅频特性曲线，信号频率范围50K～20M的话，幅值可以程控放大到2V左右，对于这么宽的频率范围，峰值检波电路合适吗？要记录、分析频幅曲线，最好采用ADC后软件分析。当然，这需要高速ADC，成本比较高。前面说的峰值检波法用常规MCU就可以了，DSP纯属大材小用。对于MCU无法测频的高频信号，可以先用程控分频器分频后再测。正弦波转方波用施密特门就可以了，不必使用高速比较器，成本相差很远。如果待测信号具有明显的谐波成分，或者需要对谐波进行分析，那么前述方法都不够精确甚至无法进行谐波分析，那么就必须使用直接ADC法了。