Tecnología Electrónica

Circuitos Detectores de Pico: Capturando la Amplitud Máxima de la Señal

Un detector de pico es un circuito analógico "muestra-y-mantiene" que captura el valor instantáneo máximo de una forma de onda variable en el tiempo y lo mantiene como un voltaje CC. Es el frente analógico para mediciones de "máximo sostenido".

Detector de Pico Pasivo Básico (Diodo + Capacitor + Derivador)

 Vin →|>| (D1) →+→ Vout (Pico) | | [C] [R_deriv] | | GND GND

Operación:

  1. Carga: Cuando Vin > VC + VF, D1 conduce. C carga rápidamente a Vpico - VF.
  2. Mantiene: Vin cae. D1 polarizado inversamente. C mantiene el voltaje.
  3. Caída: C se descarga lentamente a través de Rderiv (o carga R, o fuga de D1). Constante de tiempo τ = Rderiv × C.

Limitaciones Clave:

  • Caída del Diodo (VF): Salida = Vpico - 0.7 V (Si) / 0.3 V (Schottky). El error varía con temperatura/corriente.
  • Compromiso Caída vs. Respuesta: Rderiv pequeño → seguimiento rápido de picos decrecientes, pero alta caída. Rderiv grande → baja caída, pero "atrapado" en el pico antiguo.
  • Impedancia de Fuente: Vin debe ser baja-Z (salida de operacional) para cargar C rápido.

Detector de Pico de Precisión (Activo / Bufereado con Operacional)

Elimina el error de caída del diodo usando retroalimentación negativa.

 Vin → [Operacional A1] →|>| (D1) →+→ Vout ↑ | | | [C] [R_deriv / Búfer] | | | (-) GND GND | | [Rf] (Retroalimentación desde Vout a A1-)

Cómo funciona: El operacional impulsa el ánodo del diodo. La retroalimentación se toma desde el voltaje del capacitor (Vout). El operacional fuerza Vout = Vin(pico) compensando VF internamente. Requiere alimentación dual o operacional rail-to-rail de entrada/salida de alimentación única (p. ej., MCP6001, OPA340).

Variantes Especializadas

TipoCaracterística ClaveCaso de Uso
Pico MantenerInterruptor de reinicio externo (FET) a través de CAdquisición de datos: capturar pico, digitalizar, reiniciar, repetir.
Pico a PicoDos detectores (pos + neg) + restadorAmplitud de vibración, oscilación de señal CA.
Rápido / RFDiodos Schottky (HSMS-285x), entorno 50 ΩMedición de potencia RF, detección de envolvente >1 GHz.
Rectificador de Precisión + PicoRectificar en onda completa luego detectar picoFrontend de conversión AC RMS-a-DC.

Lista de Verificación de Diseño

  1. Defina τ (Tiempo de Caída): τ = C × Rfuga. Objetivo <1 % de caída sobre la ventana de medición.
  2. Seleccione C: 100 pF–10 µF. Baja fuga (Película, NP0, Tantalio). Evite electrolítico (alta fuga).
  3. Seleccione Diodo: Schottky (BAT54, 1N5819) para bajo VF y velocidad. Si (1N4148) para uso general.
  4. Operacional (Activo): Baja Ibias (entrada JFET/CMOS), Tasa de Subida > 2πfVpico, GBW > 10× frecuencia de señal.
  5. Mecanismo de Reinicio: MOSFET a través de C (impulsado por lógica) para Pico Mantener.

Aplicaciones

  • Audio: Medidores VU, cadenas laterales de compresor, indicadores de recorte.
  • Potencia: Monitoreo de transitorio de voltaje, salud de banco de capacitores.
  • Instrumentación: Energía de pulso láser, picos de detector de partículas.
  • Comunicaciones: Detección de envolvente (demodulación AM), RSSI.

Nota Final: Para sistemas digitales, considere un ADC con modo "Detector de Pico" (p. ej., STM32, PIC, ESP32 ADCs) o un comparador + latch + contador. A menudo más simple que la circuitería analógica.

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Detectores de radar