在需要某個(gè)信號(hào)的絕對(duì)值時(shí)，我們常常使用高精度整流器電路，其作為計(jì)量應(yīng)用中信號(hào)大小測(cè)量電路的組成部分。針對(duì)這類電路的設(shè)計(jì)不計(jì)其數(shù)，但在單電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這一功能卻具有一定的挑戰(zhàn)性。
最近的許多設(shè)計(jì)都依靠單電源運(yùn)算放大器(op amp) 的飽和行為來(lái)實(shí)現(xiàn)整流。在許多情況下，這樣做是可以接受的，但如果您想避免出現(xiàn)運(yùn)算放大器飽和以及這種飽和帶來(lái)的許多固有問(wèn)題（緩慢的恢復(fù)時(shí)間、潛在的非理想相位反向），則圖1所示電路是一款較好的解決方案。
圖1 單電源高精度整流器
圖1 所示電路接受負(fù)信號(hào)（高達(dá)器件的電源軌；本例中為5V）。利用一個(gè)+5V 電源，該電路可以接受高達(dá)10vp-p 的零伏集中信號(hào)（即±5V）。
就正信號(hào)(Vin > 0V) 而言，U1 起到一個(gè)加法器放大器的作用，而U2 和U1 則不相干。就負(fù)信號(hào)(Vin <0V) 而言，D1 和U2 形成一個(gè)接地鉗位，將U1 的非反相輸入保持在0V。現(xiàn)在，U1 僅起到一個(gè)反相放大器的作用。結(jié)果是VOUT 時(shí)的全波整流正弦波，如圖2 所示。
圖2 圖1 所示電路的SPICE 仿真
為了讓該電路能夠正常工作，運(yùn)算放大器輸出必須在沒(méi)有相位反相的情況下擺向輸入和輸出的負(fù)電源軌。
相同電路可用于沒(méi)有在接地參考電壓以下擺動(dòng)的輸入信號(hào)，但只需將U2 的參考點(diǎn)（非反相輸入）變?yōu)橹虚g電源電壓參考，便可使電路參考VCC/2，如圖3所示。
圖3 改變U2 的參考電壓對(duì)整流器輸入范圍的改變情況
圖4 顯示了圖3 電路的運(yùn)行情況。圖4 中，頂部軌跡線(Vin) 參考中間電源電壓，因此它似乎為雙極—標(biāo)識(shí)為Vin_ref 的軌跡線為參考電壓的實(shí)際輸入電壓，其在所有時(shí)間都明顯地維持在參考電壓以上。
圖4 圖3 所示電路的SPICE 仿真
圖1 和圖3 的電路都逐漸達(dá)到所用運(yùn)算放大器的電壓擺動(dòng)限制。軌至軌輸入和輸出運(yùn)算放大器一般允許在幾十毫伏的電源軌范圍內(nèi)工作，其在這類應(yīng)用中可以獲得最佳的結(jié)果。
在以后的文章中，我們將討論G 類音頻放大器的構(gòu)架，敬請(qǐng)期待。
參考文獻(xiàn)
[1] Jones D,Stitt M.《高精度絕對(duì)值電路》.