利用單電源運(yùn)算放大器構(gòu)建全波整流電路

如何使用MAX44267單電源、雙通道運(yùn)放構(gòu)建雙極性輸入信號(hào)的全波整流器

介紹

使用單電源運(yùn)算放大器時(shí)，在雙極性信號(hào)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能可能是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橥ǔＰ枰~外的運(yùn)算放大器和/或其他電子元件。另一種選擇是MAX44267，它具有獨(dú)特的內(nèi)置電荷泵，僅采用單電源即可實(shí)現(xiàn)分軌性能。

電路設(shè)計(jì)

圖1電路采用MAX44267單電源、雙通道運(yùn)算放大器，具有真零輸出，僅采用單電源軌實(shí)現(xiàn)全波整流器。這個(gè)電路已經(jīng)存在了很長時(shí)間。它需要一個(gè)負(fù)電源，因此X1放大器可以輸出-0.5倍于輸入電壓的負(fù)電壓。請(qǐng)注意，當(dāng)輸入為正時(shí)，X1的增益為-0.5V/V加上二極管壓降，因此OP1節(jié)點(diǎn)正好是輸入的-0.5倍。

R1、R2和R3是標(biāo)準(zhǔn)值，而R4可通過兩個(gè)并聯(lián)的120kΩ電阻輕松實(shí)現(xiàn)。所有四個(gè)電阻的比率都很重要：R2 = 0.5 × R1;R4 = 2 × R3;和 R1 + R2 + R3 = R4。二極管D1可以是任何低漏電信號(hào)二極管，例如1N914。電容C1有助于降低MAX44267的電荷泵噪聲。

當(dāng)輸入擺幅為負(fù)時(shí)，X1被二極管D1切斷，OP1節(jié)點(diǎn)由于電阻分壓R1 + R2至R3，再次處于輸入電壓的一半。然后，放大器X2提供-2V/V的進(jìn)一步增益，以校正先前的50%衰減。

圖1.本電路使用單電源運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)全波整流器。

在低頻下，輸出幾乎無誤差。在圖2所示輸出的過零處，失真僅為8mV（藍(lán)色跡線）。這是因?yàn)閄1放大器必須從被D1切斷中恢復(fù)過來。然而，與大多數(shù)只有單電源的放大器不同，當(dāng)輸入通過零時(shí)，輸出確實(shí)達(dá)到真正的零輸出。

圖2.V在（黃色跡線） 1VP-P在 1kHz 時(shí);V外是藍(lán)色痕跡。

隨著頻率的增加，輸出端開始出現(xiàn)更大的失真。下面是示波器照片，顯示了各種輸入幅度和頻率。圖 3、4 和圖 5 顯示了一個(gè) 200mVP-P輸入信號(hào)分別為 200Hz、1kHz 和 10kHz。

圖3.V在= 200mVP-P和 200Hz（黃色跡線）;V外具有 2mV 失真（藍(lán)色跡線）。

圖4.V在= 200mVP-P和 1kHz（黃色跡線）;V外具有 8mV 失真（藍(lán)色跡線）。

圖5.V在= 200mVP-P和 10kHz（黃色跡線）;V外具有 20mV 失真（藍(lán)色跡線）。

該數(shù)據(jù)說明了該電路拓?fù)涞念l率限制。具體而言，運(yùn)算放大器X1需要有限的時(shí)間才能從開環(huán)狀態(tài)恢復(fù)，并且必須以最大速率壓擺以趕上輸入。

到目前為止，只顯示了小信號(hào)，但這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可以處理更大的信號(hào)幅度。請(qǐng)注意，雖然波形看起來要好得多，但跡線縮放隱藏了低幅度信號(hào)上可見的誤差。

圖 6、7 和 8 顯示了一個(gè) 4VP-P輸入信號(hào)分別為 200Hz、1kHz 和 10kHz。

圖6.V在= 4VP-P和 200Hz（黃色跡線）;V外具有 12mV 失真（藍(lán)色跡線）。

圖7.V在= 4VP-P和 1kHz（黃色跡線）;V外具有 24mV 失真（藍(lán)色跡線）。

圖8.V在= 4VP-P和 10kHz（黃色跡線）;V外具有 113mV 失真（藍(lán)色跡線）。

圖9.標(biāo)準(zhǔn)MAX442467評(píng)估（EV）板

總結(jié)

在放大器帶寬、壓擺率和建立性能的限制范圍內(nèi)，可以對(duì)寬范圍的信號(hào)幅度和頻率進(jìn)行校正，誤差很小。四個(gè)電阻值的簡(jiǎn)單比率允許免微調(diào)組裝，而斬波穩(wěn)定放大器可將失調(diào)和漂移保持在可忽略不計(jì)的水平。

通常，雙極性輸入信號(hào)的全波整流需要采用分離電源供電的電路。然而，大多數(shù)系統(tǒng)采用單一電源供電，如下所示的解決方案。

審核編輯：郭婷