設(shè)計目標(biāo)

設(shè)計說明

該絕對值電路可以將交流電 (AC) 信號轉(zhuǎn)換成單極性信號。對于高達(dá) 50kHz 頻率下的 ±10V 輸入信號以及高達(dá) 1kHz 頻率下低至 ±25mV 的輸入信號，此電路運行時造成的失真非常有限。

設(shè)計說明

1. 一定要選擇具有足夠帶寬和較高轉(zhuǎn)換速率的運算放大器。
2. 如需實現(xiàn)較高的精度，請使用具有低失調(diào)電壓、低噪聲和低總諧波失真 (THD) 的運算放大器。
3. 設(shè)計中選擇的是具有 0.1% 容差的電阻器，以降低增益誤差。
4. 如果選擇的 C₁ 電容器過大，則會在輸入信號改變極性時，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換邊沿上產(chǎn)生較大的失真。部分運算放大器可能無需使用 C₁。
5. 使用快速轉(zhuǎn)換的二極管。

設(shè)計步驟

1. 選擇增益電阻器。
   1. 正輸入信號的增益。
      $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=1\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}$
   2. 負(fù)輸入信號的增益。
      $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=-\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}=-1\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}$
2. 選擇合適的 R₁ 和 R₂，以減少熱噪聲并盡可能地降低由于二極管的反相漏電流造成的壓降。在負(fù)輸入信號期間，這兩個電阻器將作為 U₁ 和 U₂ 的負(fù)載。
   ${\mathrm{R}}_1={\mathrm{R}}_2=1 \mathrm{k\Omega }$
3. 在負(fù)輸入信號期間，R₃ 會將 U₂ 的同相節(jié)點偏置到 GND。選擇與 R₁ 和 R₂ 具有相同阻值的 R₃。U₁ 必須能夠在正輸入信號期間驅(qū)動 R₃ 負(fù)載。
   ${\mathrm{R}}_3=1 \mathrm{k\Omega }$
4. 基于所需的瞬態(tài)響應(yīng)選擇 C₁。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱設(shè)計參考 部分。

設(shè)計仿真

瞬態(tài)仿真結(jié)果

50kHz 下的 ±10V 輸入

1kHz 下的 ±25mV 輸入

設(shè)計參考資料

德州儀器 (TI)，光電二極管放大器仿真，電路 SPICE 仿真文件

德州儀器 (TI)，雙電源精密全波整流器，參考設(shè)計

設(shè)計特色運算放大器

設(shè)計備選運算放大器