具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，现有技术中包括二极管的脉冲峰值保持电路由第四放大器OPA4、第五放大器OPA5、二极管D1、存储电容C1、电阻R和复位开关K1组成，第四放大器OPA4的同相输入端经过电阻R与高速脉冲信号输入端VI相连，第四放大器OPA4的输出端连接至第一二极管D1的正极。第五放大器OPA5连接成具有单位增益的电压缓冲器，当高速脉冲信号由高速脉冲输入端信号VI进入该脉冲峰值保持电路时，存储电容C1将通过第一二极管D1充电到与输入的高速脉冲信号的电压近似相同的电压，由于第五放大器OPA5起到电压缓冲的作用，因此，输出端VO的电压与存储电容C1的电压保持一致，直到复位开关K1闭合，将存储电容C1中的电荷释放掉，此时，输出端VO的电压值为0。

包括二极管的脉冲峰值保持电路，由于第一二极管D1的两端具有一定的电压降，存储电容C1上储存的电压与输入的高速脉冲信号的电压始终有一定的差别，这使得峰值保持电路的精度被降低，并且由于输入信号的幅度必须大于第一二极管D1的压降才能被存储电容C1保持，因此峰值保持电路的输出动态范围也受到限制。

参照图2，为了解决二极管所带来的问题，现有技术中采用跨导放大器OTA代替图1中的第四放大器OPA4，并在跨导放大器OTA的输出端引入一对电流镜(MP1和MP2)来代替第一二极管D1对存储电容C1进行充电。由于使用电流镜避免了引入第一二极管D1的电压降，因此图2中的脉冲峰值保持电路比图1中的脉冲峰值保持电路具有更高的准确度和更大的动态范围。但图2中的峰值保持电路的小信号精度受制于峰值保持电路的响应速度以及跨导放大器OTA的失调电压，若要进一步改善其小信号下的准确度并增大其动态范围，则需要进一步增加跨导放大器OTA的跨导值以在提高其带宽的同时降低其失调电压，然而过大的跨导值会导致跨导放大器OTA的静态电流显著增加并使得跨导放大器OTA的输出摆幅降低，从而在增加电路功耗的同时还降低了大信号的动态范围，无法达到提升准确度和增加动态范围的目的。因此，现有技术中的这两种峰值保持电路均无法同时实现对高速脉冲信号的高准确度和宽动态范围峰值检测。

为了至少部分地解决上述问题，如图3所示，本实施例提供了一种脉冲峰值保持电路，包括：

第一节点M；

第二节点N；

第一脉冲峰值保持支路，第一脉冲峰值保持支路包括增益放大模块、第一峰值保持器、增益衰减模块2和第一门控单元3；

增益放大模块的输入端与第一节点M连接，增益放大模块的输出端与第一峰值保持器的输入端连接，第一峰值保持器的输出端与增益衰减模块2的输入端连接，增益衰减模块2的输出端与第一门控单元3的输入端连接，第一门控单元3的输出端与第二节点N连接；

第二脉冲峰值保持支路，第二脉冲峰值保持支路包括第二峰值保持器和第二门控单元4；

第二峰值保持器的输入端与第一节点M连接，第二峰值保持器的输出端与第二门控单元4的输入端连接，第二门控单元4的输出端与第二节点N连接；

路径选择模块1，路径选择模块1的输入端与增益放大模块的输出端连接，路径选择模块1的输出端与第一门控单元3的控制端连接，路径选择模块1的输出端还与第二门控单元4的控制端连接。

具体地，第一节点M用于将高速脉冲信号引入到该脉冲峰值保持电路中，第一脉冲峰值保持支路和第二脉冲峰值保持支路均连接到第一节点M，用于对由第一节点M输入的高速脉冲信号进行峰值保持处理。其中，第一脉冲峰值保持支路通过增益放大模块对输入的高速脉冲信号的幅值放大Av倍得到第一放大脉冲信号，第一放大脉冲信号在第一峰值保持器中得以保持，从而得到第一保持值，第一保持值输入到增益衰减模块2，增益衰减模块2对第一保持值的幅值缩小Av倍得到第一衰减脉冲信号，该第一衰减信号在第一门控单元3导通的情况下，输出到第二节点N；第二峰值保持支路利用第二峰值保持器对由第一节点M引入的高速脉冲信号进行峰值保持后得到第二保持值，第二保持值在第二门控单元4导通的情况下，输出到第二节点N。

需要说明的是，本申请中的第一峰值保持器可以采用如图1、如图2以及其他峰值保持电路中的任意一种峰值保持电路，同样，第二峰值保持器也可以采用如图1、如图2以及其他峰值保持电路中的任意一种峰值保持电路。

此外，参照图4，增益放大模块可采用若干个放大器组成，在一个具体的实施例中，增益放大模块包括三个放大器，第六放大器OPA6接成单位增益缓冲器的形式，其输出与第七电阻R7、第九电阻R9相连。第七电阻R7和第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10构成反馈网络，控制第七放大器OPA7和第八放大器OPA8的闭环增益。

此外，本申请的路径选择模块1的输入端连接到增益放大模块的输出端，而增益放大模块又是用于对输入的高速脉冲信号进行幅值放大，因此，第一放大脉冲信号，也即是经过放大的高速脉冲信号还会进入路径选择模块1中，路径选择模块1根据输入的第一放大脉冲信号的幅值与预设电压幅值进行比较，当判断出第一放大脉冲信号的幅值低于预设电压的幅值，则说明输入的高速脉冲信号的幅值较小，属于小信号，路径选择模块1则选择第一峰值保持电路对输入的高速脉冲信号进行峰值保持，相反，当判断出第一放大脉冲信号的幅值大于预设电压的幅值，则说明输入的高速脉冲信号的幅值较大，属于大信号，无须进行幅值放大，路径选择模块1则选择第二峰值保持电路对输入的高速脉冲信号进行峰值保持。

由上述内容可知，本申请利用第一峰值保持支路和第二峰值保持支路对输入的高速脉冲信号进行峰值保持处理，路径选择模块1根据输入的高速脉冲信号来确定第一峰值保持支路的第一保持值还是第二峰值保持支路的第二保持值作为最终输出，使得峰值保持电路原有的动态范围扩大了Av倍。

进一步作为可选的实施方式，脉冲峰值保持电路还包括脉冲展宽模块，脉冲展宽模块的输入端用于输入高速脉冲信号，脉冲展宽模块的输出端与第一节点M连接。

具体地，本申请还在第一节点M的前端设置了脉冲展宽模块，脉冲展宽模块用于对输入的高速脉冲信号进行展宽，将高速脉冲信号展宽为低速脉冲信号，脉冲展宽模块的引入，使得第一峰值保持器和第二峰值保持器的带宽要求大大降低，从而使得第一峰值保持器和第二峰值保持器在较低的带宽和功耗的情况下即可实现较高的准确度。脉冲展宽模块包括若干个级联的积分器，参照图5，通过多个级联Gm-C积分器对输入的高速脉冲进行积分，实现将输入的高速脉冲进行展宽为较低速度的脉冲信号的功能。可以根据需求来调整需要的Gm-C积分器级联的级数、R和C的值，不同的级联级数和RC时间常数会有不同展宽效果。

进一步作为可选的实施方式，路径选择模块1包括阈值电压比较单元和路径选择单元；

阈值电压比较单元的输入端与增益放大模块的输出端连接，阈值电压比较单元的输出端与路径选择单元的输入端连接，路径选择单元的输出端与第一门控单元3连接，路径选择单元的输出端还与第二门控选择单元的控制端连接。

具体地，本实施例将路径选择模块1划分为两个单元。

其中，阈值电压比较单元，用于根据输入的第一放大脉冲信号与阈值电压的关系，判断输入的高速脉冲信号为大信号还是小信号。在一个具体的实施例中，阈值电压比较单元包括比较器U1、第一电阻R1和第二电阻R2；

比较器U1的同相输入端连接增益放大模块的输出端，第一电阻R1的一端连接直流电压，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的一端还连接至比较器U1的反相输入端，第二电阻R2的另一端接地。

具体地，比较器U1的反相输入端接在第一电阻R1和第二电阻R2之间，比较器U1根据输入到同相输入端的电压数值和输入到反相输入端的电压数值，输出0或1的比较结果，其中输入到反相输入端的电压也即是阈值电压，可通过改变第一电阻R1和第二电阻R2的阻值进行调整。

路径选择单元用于根据阈值电压比较单元输出的结果，控制第一门控单元3或者第二门控单元4导通，使得第一峰值保持支路的第一保持值或者第二峰值保持支路的第二保持值作为最终的保持值。

在一个具体的实施例中，路径选择单元包括D触发器；

D触发器的时钟输入端连接至比较器U1的输出端，D触发器的数据输入端连接至直流电压，D触发器的复位端接入复位信号，D触发器的输出端连接至第一门控单元3的控制端，D触发器的输出端还连接至第二门控单元4的控制端。

D触发器控制第一传输门或第二传输门打开的过程如下：

若比较器U1的输出结果为0，则输入至D触发器的时钟输入端的信号为0，则D触发器的第一输出端Q输出的控制信号为0，第二输出端Q输出的控制信号为1，第一传输门在D触发器输出的控制信号的作用下打开，第二传输门在控制信号的作用下关闭，则第一峰值保持支路的第一保持值得以输出，同样的道理，若比较器U1的输出结果为1，则输入至D触发器的数据输入端的信号为1，则D触发器的第一输出端Q输出的控制信号为1，第二输出端Q输出的控制信号为0，第二传输门在控制信号的作用下打开，第一传输门在控制信号的作用下关闭，则第二峰值保持支路的峰值保持值得以输出，如此，实现路径选择的功能。参照图1，在一个具体的实施实施例中，第一门控单元3采用第一传输门TG1，第二门控单元4采用第二传输门TG2，当然，也可以采用其他开关元件作为门控单元，此处不做赘述。

进一步作为可选的方式，第一脉冲峰值保持电路包括第一电压跟随器OPA2，第一电压跟随器OPA2串接在第一峰值保持器和增益衰减模块2之间；

第二脉冲峰值保持支路包括第二电压跟随器OPA3，第二电压跟随器OPA3串接在第二峰值保持器和第二门控单元4之间。

具体地，本申请还在第一峰值保持支路的第一峰值保持器的输出端设置了第一电压跟随器OPA2，对第一峰值保持器输出的第一保持值起到输出缓冲的作用，同样的道理，第二电压跟随器OPA3对第二峰值保持器输出的第二保持值起到输出缓冲的作用。

进一步作为可选的实施方式增益衰减模块2包括第一放大器OPA1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；

第五电阻R5的一端连接至直流电压，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端，第五电阻R5的一端还连接至第一放大器OPA1的同相输入端，第六电阻R6的另一端接地，第一放大器OPA1的反相输入端与第一放大器OPA1的输出端连接，放大器的输出端还连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第一门控单元3的输入端，第四电阻R4的另一端还连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第一电压比较器U1的输出端。

具体地，增益衰减模块2用于对输入的信号幅值进行缩小。第一放大器OPA1的同相输入端连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间，第三电阻R3、第四电阻R4和第一放大器OPA1构成电压比例缩小电路。

最后，参照图6，本申请还提供了包括二极管的脉冲峰值保持电路、包括跨导放大器和电流镜的脉冲峰值保持电路以及本申请的高速脉冲峰值脉冲保持电路的仿真图，图6的左图部分为整个输入范围内的输入输出关系图，右图为输入脉冲幅值较小时的输入输出关系图，横轴为输入的高速脉冲峰值电压，纵轴为脉冲峰值保持电路保持并输出的电压。包括二极管的脉冲峰值保持电路仅在脉冲峰值为0.1V-0.3V的区间内才能良好的保持。包括跨导放大器和电流镜的脉冲峰值保持电路仅在输入的脉冲幅值较大时才能较好的保持脉冲的峰值，但在输入脉冲幅值较小时会存在较大的误差。而本发明中的高速脉冲峰值保持电路则能够在输入脉冲幅值从几个毫伏到0.6V的范围内均能较好的对峰值进行保持。

本发明一种还提供了一种控制方法，应用于上述的一种脉冲峰值保持电路，包括以下步骤：

S1：路径选择模块根据增益放大模块的输出结果，输出控制信号，控制信号用于控制第一门控单元或者第二门控单元导通。

具体地，路径选择模块的输入端连接到增益放大模块的输出端，而增益放大模块又是用于对输入的高速脉冲信号进行幅值放大，因此，第一放大脉冲信号，也即是经过放大的高速脉冲信号还会进入路径选择模块中，路径选择模块根据输入的第一放大脉冲信号的幅值与预设电压幅值进行比较，当判断出第一放大脉冲信号的幅值低于预设电压的幅值，则说明输入的高速脉冲信号的幅值较小，属于小信号，路径选择模块则选择第一峰值保持电路对输入的高速脉冲信号进行峰值保持，相反，当判断出第一放大脉冲信号的幅值大于预设电压的幅值，则说明输入的高速脉冲信号的幅值较大，属于大信号，无须进行幅值放大，路径选择模块则选择第二峰值保持电路对输入的高速脉冲信号进行峰值保持。通过区分大信号和小信号，扩大了脉冲峰值保持电路的动态范围。

本实施例中，路径选择模块可以采用比较器U1和D触发器的组合方式，也可以采用控制器实现，具备电压比较和输出控制信号功能的电路结构均可作为路径选择模块，此处不做限制性描述。

综上所述，本申请的脉冲峰值保持电路及其控制方法具有以下优点：

1、利用脉冲展宽模块对输入的高速脉冲信号进行脉宽展宽，使得峰值保持电路的带宽要求被大大降低，从而使得峰值保持电路在较低的带宽和功耗的情况下即可实现较高的准确度。

2、将输入的高速脉冲信号分到两个路径中进行处理，区分大信号和小信号，并通过路径选择模块选择合适的路径输出的保持值作为最终输出，使得脉冲峰值保持电路原有的动态范围得到了扩大。

3、由于窄脉冲信号在输入峰值保持电路前已被展宽，因此峰值保持电路本身的带宽和功耗要求被有效地降低，因此本方案中使用两个信号处理路径和两个峰值保持电路所产生的功耗并不会高于传统的单个峰值保持电路的功耗。

可以理解的是，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。