Spitzenspannungs-Detektor (Peak Detector): Funktionsweise und praktische Anwendungen

Ein Spitzenspannungs-Detektor (Peak Detector) ist eine einfache Schaltung, die die maximale Spannung einer AC-Wellenform erfasst und als DC-Pegel hält. Er besteht aus einer Diode und einem Kondensator in Reihe, wobei die Kondensatorspannung den Scheitelpunkt des Eingangssignals widerspiegelt.

Funktionsweise des Peak Detectors

Das folgende Schaltbild und der SPICE-Netlist veranschaulichen das Grundprinzip. Wenn die AC-Quelle angelegt wird, leitet die Diode während der positiven Halbzyklen und lädt den Kondensator bis zum momentanen Peak minus dem Dioden-Vorwärtsabfall auf. Sobald die Eingangsspannung unter diesen gespeicherten Pegel fällt, wird die Diode rückwärtssperrend, was verhindert, dass der Kondensator zurück in die Quelle entlädt. Damit behält der Kondensator die höchste während des Zyklus erreichte Spannung bei.

Dieses Bauelement ist im Wesentlichen ein Halbwellengleichrichter gefolgt von einem Filterkondensator.

*SPICE 03441.eps C1 2 0 0.1u R1 1 3 1.0k V1 1 0 SIN(0 5 1k) D1 3 2 diode .model diode d .tran 0.01m 50mm .end

Hinweis: Die Diode leitet an positiven Halbzyklen und lädt den Kondensator auf die Spitzenspannung minus Vorwärtsabfall.

Wegen des Serienwiderstands und der Dioden-Vorwärtsspannung (~0,7 V für Silicium) steigt der Kondensator nicht ganz bis zum 5 V Peak des Eingangs. Es dauert einige Zyklen, bis der Kondensator den stationären Peak-Wert erreicht.

In Netzteilanwendungen wird dasselbe Konzept in einem Halbwellengleichrichter eingesetzt. Der Serienwiderstand wird durch einen Transformatorsekundärkreis (typischerweise wenige Ohm) und einen viel größeren Filterkondensator (hunderte Mikrofarad) ersetzt. Eine solche 60-Hz-Versorgung kann etwa 100 mA liefern, obwohl Halbwellendesigns generell durch den Bedarf an substantieller Filterung limitiert sind.

Peak Detektoren finden sich auch in Funkschaltungen, wie Kristallradios, wo das gleichgerichtete Signal zur Demodulation amplitudenmodulierter Wellen verwendet wird.

Verwandte Arbeitsblätter

• Grundlagen Oszilloskop-Bedienung Arbeitsblatt