设计目标

设计说明

该绝对值电路可以将交流电 (AC) 信号转换成单极性信号。对于高达 50kHz 频率下的 ±10V 输入信号以及高达 1kHz 频率下低至 ±25mV 的输入信号，此电路运行时造成的失真非常有限。

设计说明

1. 一定要选择具有足够带宽和较高转换速率的运算放大器。
2. 如需实现较高的精度，请使用具有低失调电压、低噪声和低总谐波失真 (THD) 的运算放大器。
3. 设计中选择的是具有 0.1% 容差的电阻器，以降低增益误差。
4. 如果选择的 C₁ 电容器过大，则会在输入信号改变极性时，导致转换边沿上产生较大的失真。部分运算放大器可能无需使用 C₁。
5. 使用快速转换的二极管。

设计步骤

1. 选择增益电阻器。
   1. 正输入信号的增益。
      $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=1\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}$
   2. 负输入信号的增益。
      $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=-\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}=-1\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}$
2. 选择合适的 R₁ 和 R₂，以减少热噪声并尽可能地降低由于二极管的反相漏电流造成的压降。在负输入信号期间，这两个电阻器将作为 U₁ 和 U₂ 的负载。
   ${\mathrm{R}}_1={\mathrm{R}}_2=1 \mathrm{k\Omega }$
3. 在负输入信号期间，R₃ 会将 U₂ 的同相节点偏置到 GND。选择与 R₁ 和 R₂ 具有相同阻值的 R₃。U₁ 必须能够在正输入信号期间驱动 R₃ 负载。
   ${\mathrm{R}}_3=1 \mathrm{k\Omega }$
4. 基于所需的瞬态响应选择 C₁。有关详细信息，请参阅设计参考 部分。

设计仿真

瞬态仿真结果

50kHz 下的 ±10V 输入

1kHz 下的 ±25mV 输入

设计参考资料

德州仪器 (TI)，光电二极管放大器仿真，电路 SPICE 仿真文件

德州仪器 (TI)，双电源精密全波整流器，参考设计

设计特色运算放大器

设计备选运算放大器