如何使用MAX44267單電源、雙通道運放構建雙極性輸入信號的全波整流器

介紹

使用單電源運算放大器時，在雙極性信號環境中實現簡單功能可能是一個相當大的挑戰，因為通常需要額外的運算放大器和/或其他電子元件。另一種選擇是MAX44267，它具有獨特的內置電荷泵，僅采用單電源即可實現分軌性能。

電路設計

圖1電路采用MAX44267單電源、雙通道運算放大器，具有真零輸出，僅采用單電源軌實現全波整流器。這個電路已經存在了很長時間。它需要一個負電源，因此X1放大器可以輸出-0.5倍于輸入電壓的負電壓。請注意，當輸入為正時，X1的增益為-0.5V/V加上二極管壓降，因此OP1節點正好是輸入的-0.5倍。

R1、R2和R3是標準值，而R4可通過兩個并聯的120kΩ電阻輕松實現。所有四個電阻的比率都很重要：R2 = 0.5 × R1;R4 = 2 × R3;和 R1 + R2 + R3 = R4。二極管D1可以是任何低漏電信號二極管，例如1N914。電容C1有助于降低MAX44267的電荷泵噪聲。

當輸入擺幅為負時，X1被二極管D1切斷，OP1節點由于電阻分壓R1 + R2至R3，再次處于輸入電壓的一半。然后，放大器X2提供-2V/V的進一步增益，以校正先前的50%衰減。

圖1.本電路使用單電源運算放大器實現全波整流器。

在低頻下，輸出幾乎無誤差。在圖2所示輸出的過零處，失真僅為8mV（藍色跡線）。這是因為X1放大器必須從被D1切斷中恢復過來。然而，與大多數只有單電源的放大器不同，當輸入通過零時，輸出確實達到真正的零輸出。

圖2.V在（黃色跡線） 1VP-P在 1kHz 時;V外是藍色痕跡。

隨著頻率的增加，輸出端開始出現更大的失真。下面是示波器照片，顯示了各種輸入幅度和頻率。圖 3、4 和圖 5 顯示了一個 200mVP-P輸入信號分別為 200Hz、1kHz 和 10kHz。

圖3.V在= 200mVP-P和 200Hz（黃色跡線）;V外具有 2mV 失真（藍色跡線）。

圖4.V在= 200mVP-P和 1kHz（黃色跡線）;V外具有 8mV 失真（藍色跡線）。

圖5.V在= 200mVP-P和 10kHz（黃色跡線）;V外具有 20mV 失真（藍色跡線）。

該數據說明了該電路拓撲的頻率限制。具體而言，運算放大器X1需要有限的時間才能從開環狀態恢復，并且必須以最大速率壓擺以趕上輸入。

到目前為止，只顯示了小信號，但這種拓撲結構也可以處理更大的信號幅度。請注意，雖然波形看起來要好得多，但跡線縮放隱藏了低幅度信號上可見的誤差。

圖 6、7 和 8 顯示了一個 4VP-P輸入信號分別為 200Hz、1kHz 和 10kHz。

圖6.V在= 4VP-P和 200Hz（黃色跡線）;V外具有 12mV 失真（藍色跡線）。

圖7.V在= 4VP-P和 1kHz（黃色跡線）;V外具有 24mV 失真（藍色跡線）。

圖8.V在= 4VP-P和 10kHz（黃色跡線）;V外具有 113mV 失真（藍色跡線）。

圖9.標準MAX442467評估（EV）板

總結

在放大器帶寬、壓擺率和建立性能的限制范圍內，可以對寬范圍的信號幅度和頻率進行校正，誤差很小。四個電阻值的簡單比率允許免微調組裝，而斬波穩定放大器可將失調和漂移保持在可忽略不計的水平。

通常，雙極性輸入信號的全波整流需要采用分離電源供電的電路。然而，大多數系統采用單一電源供電，如下所示的解決方案。

審核編輯：郭婷