利用单电源运算放大器构建全波整流电路

星星科技指导员 2023-01-08 6554

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。

审核编辑：郭婷

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