ADI:开掘绝对值电路更多价值——使用差动放大器完成低功耗、高性能绝对值电路

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传统上，精细半波和全波整流器均选用精心选择的元件，这些元件包含高速运算扩大器、快速二极管和精细电阻。元件数量繁复致使这种解决计划本钱很高，并且无法脱节元件间交越失真、温度漂移改变的困扰。

本文介绍了怎么装备双通道差动扩大器—不需任何外部元件来供给精细绝对值输出。这种立异计划能够比传统计划完成更高精度、更低本钱和功耗。

如图1所示，差动扩大器¹ 包含一个运算扩大器和四个电阻，它们装备成一个减法器。低本钱单芯片差动扩大器内置激光晶圆调整电阻，供给极高增益精度、低失调、低失调漂移、高共模按捺以及比分立代替器材更超卓的全体功用。

传统绝对值电路

图2所示为常用全波整流器电路示意图。这种规划依靠两个快速运算扩大器和五个精细电阻来取得高功用。当输入信号为正时，A1的输出为负，所以D1反向偏置。D2正向偏置，然后封闭A1邻近通过R2的反应环路并构成反相扩大器。A2将乘以增益-2的A1输出和乘以增益-1的输入信号相加，得到净增益+1。当输入信号为负时，D1正向偏置，然后封闭A1邻近的反应环路。D2反向偏置，故不导通。A2将输入信号反相，发生正输出。因此，A2的输出为正电压，表明正负输入的绝对值。

这种规划有几个固有的功用和体系缺点，如本钱、交越失真、增益差错及噪声等。该规划要求双电源和许多高功用元件，进一步进步了本钱和杂乱度。因为输入信号跨过0 V + ΔV和0 V – ∆V，A1的输出必须在–V_BE 至 +V_BE之间摇摆，所以呼应时刻或许较长。高速运算扩大器和二极管能够协助减轻这个问题，不过价值是更高的功耗。绝对值输出的增益精度取决于R1、R2、R3、R4和R5的匹配程度。乃至一个电阻的小量失配，也会形成正负绝对值峰值之间的巨大差错。全体噪声增益为6，扩大了运算扩大器噪声、失谐和漂移效应。

改善的绝对值电路

图3所示为更简略、更有用的绝对值电路，只需一个AD8277⁴双通道差动扩大器和一个正电源。当输入信号为正时，A1充任电压跟从器。A2两个输入端的电位与输入信号相同，所以A2仅仅将正信号传递到输出端。当输入信号为负时，A1输出端处于0 V，而A2 回转输入信号。终究取得输入信号绝对值。可在高达10 kHz的频率下对高达±10 V的信号进行整流。假如要整流的信号十分弱小，在每个运算扩大器输出端放置一个下拉电阻能够进步0 V邻近的电路功用。

这个电路看似简略，但功用可行，这彻底得益于AD8277超卓的输入输出特性以及单电源工作才能。和大多数单电源供电使用不同，该差动扩大器的输入可在0 V 以下驱动。这答应A1的输入端在承受负输入信号的一起，坚持0V输出。输入端集成ESD二极管，过压维护才能更鲁棒。图4所示为1 kHz 20 V p-p输入信号的输入和输出波形及特性。

这个改善的绝对值电路克服了传统整流器规划的许多缺点，其价值超乎幻想。其间最为杰出的是减少了所需元件数：只需一个器材。取消了外部二极管，一起也消除了交越失真。激光晶圆调整电阻准确匹配，保证增益差错低于0.02%。电路的噪声增益只要2，噪声、失调及漂移更低。因为选用2 V至36 V单电源供电，AD8277静态电流低于400 μA。

定论

选用单个双通道差动扩大器构建的精细全波整流器在多个方面逾越了传统规划。其间最值得一提的是，取消了高功用外部元件和双电源，本钱和杂乱程度均大幅下降。该差动扩大器解决计划不存在交越康复问题并经优化以在广泛温度范围内取得低漂移。选用AD8277，可使用单个IC完成低功耗、低本钱、高精细绝对值电路。

参阅电路

¹http://www.analog.com/en/products/amplifiers/specialty-amplifiers/difference-amplifiers.html.

²http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm.

³Sedra, A.S. and K.C. Smith. Microelectronics Circuits. 4th ed. New York: Oxford University Press. 1998.

⁴http://www.analog.com/en/products/amplifiers/specialty-amplifiers/difference-amplifiers/ad8277.html.