利用单电源运算放大器构建全波整流电路
如何使用max44267单电源、双通道运放构建双极性输入信号的全波整流器
介绍
使用单电源运算放大器时，在双极性信号环境中实现简单功能可能是一个相当大的挑战，因为通常需要额外的运算放大器和/或其他电子元件。另一种选择是max44267，它具有独特的内置电荷泵，仅采用单电源即可实现分轨性能。
电路设计
图1电路采用max44267单电源、双通道运算放大器，具有真零输出，仅采用单电源轨实现全波整流器。这个电路已经存在了很长时间。它需要一个负电源，因此x1放大器可以输出-0.5倍于输入电压的负电压。请注意，当输入为正时，x1的增益为-0.5v/v加上二极管压降，因此op1节点正好是输入的-0.5倍。
r1、r2和r3是标准值，而r4可通过两个并联的120kω电阻轻松实现。所有四个电阻的比率都很重要：r2 = 0.5 × r1;r4 = 2 × r3;和 r1 + r2 + r3 = r4。二极管d1可以是任何低漏电信号二极管，例如1n914。电容c1有助于降低max44267的电荷泵噪声。
当输入摆幅为负时，x1被二极管d1切断，op1节点由于电阻分压r1 + r2至r3，再次处于输入电压的一半。然后，放大器x2提供-2v/v的进一步增益，以校正先前的50%衰减。
图1.本电路使用单电源运算放大器实现全波整流器。
在低频下，输出几乎无误差。在图2所示输出的过零处，失真仅为8mv（蓝色迹线）。这是因为x1放大器必须从被d1切断中恢复过来。然而，与大多数只有单电源的放大器不同，当输入通过零时，输出确实达到真正的零输出。
图2.v在（黄色迹线） 1vp-p在 1khz 时;v外是蓝色痕迹。
随着频率的增加，输出端开始出现更大的失真。下面是示波器照片，显示了各种输入幅度和频率。图 3、4 和图 5 显示了一个 200mvp-p输入信号分别为 200hz、1khz 和 10khz。
图3.v在= 200mvp-p和 200hz（黄色迹线）;v外具有 2mv 失真（蓝色迹线）。
图4.v在= 200mvp-p和 1khz（黄色迹线）;v外具有 8mv 失真（蓝色迹线）。
图5.v在= 200mvp-p和 10khz（黄色迹线）;v外具有 20mv 失真（蓝色迹线）。
该数据说明了该电路拓扑的频率限制。具体而言，运算放大器x1需要有限的时间才能从开环状态恢复，并且必须以最大速率压摆以赶上输入。
到目前为止，只显示了小信号，但这种拓扑结构也可以处理更大的信号幅度。请注意，虽然波形看起来要好得多，但迹线缩放隐藏了低幅度信号上可见的误差。
图 6、7 和 8 显示了一个 4vp-p输入信号分别为 200hz、1khz 和 10khz。
图6.v在= 4vp-p和 200hz（黄色迹线）;v外具有 12mv 失真（蓝色迹线）。
图7.v在= 4vp-p和 1khz（黄色迹线）;v外具有 24mv 失真（蓝色迹线）。
图8.v在= 4vp-p和 10khz（黄色迹线）;v外具有 113mv 失真（蓝色迹线）。
图9.标准max442467评估（ev）板
总结
在放大器带宽、压摆率和建立性能的限制范围内，可以对宽范围的信号幅度和频率进行校正，误差很小。四个电阻值的简单比率允许免微调组装，而斩波稳定放大器可将失调和漂移保持在可忽略不计的水平。
通常，双极性输入信号的全波整流需要采用分离电源供电的电路。然而，大多数系统采用单一电源供电，如下所示的解决方案。
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电路设计
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r1、r2和r3是标准值，而r4可通过两个并联的120kω电阻轻松实现。所有四个电阻的比率都很重要：r2 = 0.5 × r1;r4 = 2 × r3;和 r1 + r2 + r3 = r4。二极管d1可以是任何低漏电信号二极管，例如1n914。电容c1有助于降低max44267的电荷泵噪声。
当输入摆幅为负时，x1被二极管d1切断，op1节点由于电阻分压r1 + r2至r3，再次处于输入电压的一半。然后，放大器x2提供-2v/v的进一步增益，以校正先前的50%衰减。
图1.本电路使用单电源运算放大器实现全波整流器。
在低频下，输出几乎无误差。在图2所示输出的过零处，失真仅为8mv（蓝色迹线）。这是因为x1放大器必须从被d1切断中恢复过来。然而，与大多数只有单电源的放大器不同，当输入通过零时，输出确实达到真正的零输出。
图2.v在（黄色迹线） 1vp-p在 1khz 时;v外是蓝色痕迹。
随着频率的增加，输出端开始出现更大的失真。下面是示波器照片，显示了各种输入幅度和频率。图 3、4 和图 5 显示了一个 200mvp-p输入信号分别为 200hz、1khz 和 10khz。
图3.v在= 200mvp-p和 200hz（黄色迹线）;v外具有 2mv 失真（蓝色迹线）。
图4.v在= 200mvp-p和 1khz（黄色迹线）;v外具有 8mv 失真（蓝色迹线）。
图5.v在= 200mvp-p和 10khz（黄色迹线）;v外具有 20mv 失真（蓝色迹线）。
该数据说明了该电路拓扑的频率限制。具体而言，运算放大器x1需要有限的时间才能从开环状态恢复，并且必须以最大速率压摆以赶上输入。
到目前为止，只显示了小信号，但这种拓扑结构也可以处理更大的信号幅度。请注意，虽然波形看起来要好得多，但迹线缩放隐藏了低幅度信号上可见的误差。
图 6、7 和 8 显示了一个 4vp-p输入信号分别为 200hz、1khz 和 10khz。
图6.v在= 4vp-p和 200hz（黄色迹线）;v外具有 12mv 失真（蓝色迹线）。
图7.v在= 4vp-p和 1khz（黄色迹线）;v外具有 24mv 失真（蓝色迹线）。
图8.v在= 4vp-p和 10khz（黄色迹线）;v外具有 113mv 失真（蓝色迹线）。
图9.标准max442467评估（ev）板
总结
在放大器带宽、压摆率和建立性能的限制范围内，可以对宽范围的信号幅度和频率进行校正，误差很小。四个电阻值的简单比率允许免微调组装，而斩波稳定放大器可将失调和漂移保持在可忽略不计的水平。
通常，双极性输入信号的全波整流需要采用分离电源供电的电路。然而，大多数系统采用单一电源供电，如下所示的解决方案。
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