絕對(duì)值電路是物理電路中數(shù)據(jù)信息的處理后的一種電路
1.絕對(duì)值電路作用
電路設(shè)計(jì)中絕對(duì)值電路對(duì)信號(hào)取絕對(duì)值變成正信號(hào)后，(將信號(hào)取絕對(duì)值后再除以√2得到的信號(hào))就是工程中的測(cè)量值，而物理中的電路由于有相當(dāng)部分是用最大值的電路，而且電路中的方向也會(huì)使數(shù)據(jù)需要處理才能得到真正的利用。絕對(duì)值電路處理方法是對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為我們生活中的實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)的重要途經(jīng)。
2.絕對(duì)值電路圖
3.絕對(duì)值電路原理
當(dāng)輸入為正時(shí)不形成負(fù)反饋。則輸出u1>u2則和后面LM358進(jìn)行比較輸出為正，當(dāng)輸出為負(fù)信號(hào)時(shí)，則-u10則輸出也為正。
由運(yùn)放的原理虛短虛斷，前面的是一個(gè)精密電路也就是只有當(dāng)為正時(shí)才能與后面的構(gòu)成減法電路，u6-u5>0則輸出也為正。當(dāng)輸入為負(fù)時(shí)則只有二階起到負(fù)反饋的作用所以負(fù)負(fù)得正。所以始終為正就相當(dāng)于取絕對(duì)值。
絕對(duì)值電路起全波整流器的作用。正輸入電壓導(dǎo)致第一個(gè)放大器充當(dāng)一個(gè)具單位增益的反相器。第二個(gè)放大器再次對(duì)該輸出進(jìn)行反相，以產(chǎn)生一個(gè)正輸出電壓。負(fù)輸入電壓使第二個(gè)放大器的正輸入朝正向移動(dòng)，達(dá)到一個(gè)數(shù)值為 2/3Vin 的電壓。由第二個(gè)放大器以 3/2 的增益對(duì)此電壓進(jìn)行放大也將產(chǎn)生一個(gè)與輸入電壓相等的正輸出電壓。
常用全波整流器電路示意圖。這種設(shè)計(jì)依賴兩個(gè)快速運(yùn)算放大器和五個(gè)精密電阻來(lái)獲得高性能。當(dāng)輸入信號(hào)為正時(shí)，A1的輸出為負(fù)，所以D1反向偏置。D2正向偏置，從而關(guān)閉A1附近經(jīng)過(guò)R2的反饋環(huán)路并形成反相放大器。A2將乘以增益-2的A1輸出和乘以增益-1的輸入信號(hào)相加，得到凈增益+1。當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)，D1正向偏置，從而關(guān)閉A1附近的反饋環(huán)路。D2反向偏置，故不導(dǎo)通。A2將輸入信號(hào)反相，產(chǎn)生正輸出。因而，A2的輸出為正電壓，表示正負(fù)輸入的絕對(duì)值。
這種設(shè)計(jì)有幾個(gè)固有的性能和系統(tǒng)缺點(diǎn)，如成本、交越失真、增益誤差及噪聲等。該設(shè)計(jì)要求雙電源和許多高性能元件，進(jìn)一步提高了成本和復(fù)雜度。由于輸入信號(hào)跨越0 V + ΔV和0 V – ?V，A1的輸出必須在–VBE 至 +VBE之間擺動(dòng)，所以響應(yīng)時(shí)間可能較長(zhǎng)。高速運(yùn)算放大器和二極管可以幫助減輕這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)代價(jià)是更高的功耗。絕對(duì)值輸出的增益精度取決于R1、R2、R3、R4和R5的匹配程度。甚至一個(gè)電阻的小量失配，也會(huì)造成正負(fù)絕對(duì)值峰值之間的巨大誤差。整體噪聲增益為6，放大了運(yùn)算放大器噪聲、失調(diào)和漂移效應(yīng)。
為更簡(jiǎn)單、更有效的絕對(duì)值電路，只需一個(gè)AD8277雙通道差動(dòng)放大器和一個(gè)正電源。當(dāng)輸入信號(hào)為正時(shí)，A1充當(dāng)電壓跟隨器。A2兩個(gè)輸入端的電位與輸入信號(hào)相同，所以A2只是將正信號(hào)傳遞到輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)，A1輸出端處于0 V，而A2 反轉(zhuǎn)輸入信號(hào)。最終獲得輸入信號(hào)絕對(duì)值。可在高達(dá)10 kHz的頻率下對(duì)高達(dá)±10 V的信號(hào)進(jìn)行整流。如果要整流的信號(hào)非常微弱，在每個(gè)運(yùn)算放大器輸出端放置一個(gè)下拉電阻可以提高0 V附近的電路性能。
這個(gè)電路看似簡(jiǎn)單，但功能可行，這完全得益于AD8277出色的輸入輸出特性以及單電源工作能力。和大多數(shù)單電源供電應(yīng)用不同，該差動(dòng)放大器的輸入可在0 V 以下驅(qū)動(dòng)。這允許A1的輸入端在接受負(fù)輸入信號(hào)的同時(shí)，保持0V輸出。輸入端集成ESD二極管，過(guò)壓保護(hù)能力更棒。
這個(gè)改進(jìn)的絕對(duì)值電路克服了傳統(tǒng)整流器設(shè)計(jì)的諸多缺陷，其價(jià)值超乎想象。其中最為突出的是減少了所需元件數(shù)：只需一個(gè)器件。取消了外部二極管，同時(shí)也消除了交越失真。激光晶圓調(diào)整電阻精確匹配，確保增益誤差低于0.02%。電路的噪聲增益只有2，噪聲、失調(diào)及漂移更低。由于采用2 V至36 V單電源供電，AD8277靜態(tài)電流低于400μA。
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