設計目標

設計の説明

この単一電源の高精度絶対値回路は、低い入力電圧に対して最適化されています。最高50kHzで動作するように設計されており、わずか5mVppの信号レベルでも優れた直線性があります。この設計では、負のオペアンプ電源レールに負のチャージ ポンプ(LM7705など)を使用して、0 V近い信号レベルでの直線性を維持しています。

デザイン ノート

1. オペアンプの同相および出力スイング制限を順守してください。
2. 正の入力サイクルにおいて D₁ からのリーク電流が誤差を引き起こさず、オペアンプが負荷を駆動できるように、R₃ は十分に小さな値とする必要があります。
3. D₁ には高速スイッチング ダイオードを使用します。
4. 入力バッファを取り除くと、ピーク ツー ピーク値が電源電圧の 2 倍の入力信号が許容されますが、入力インピーダンスが低くなり、ゲイン誤差が多少増えます。
5. ゲイン誤差を最小化するため、高精度の抵抗を使用してください。

設計手順

1. 正の入力信号について回路を分析します。
   
   $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=\left(-\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}\right)+\left(1+\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}\right)=1$
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}={\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}$
2. 負の入力信号について回路を分析します。
   
   $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=\left(-\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}\right)=-1$
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}=-{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}$
3. R₁、R₂、R₃ を選択します。
   $\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}}=-\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}$
   $\text{If }{\mathrm{R}}_2={\mathrm{R}}_1 \text{ then }{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}=-{\mathrm{V}}_{\mathrm{i}}$
   $\text{Set }{\mathrm{R}}_1={\mathrm{R}}_2={\mathrm{R}}_3=1 \mathrm{k\Omega }$

設計シミュレーション

過渡シミュレーション結果

5mVpp、1kHz の入力

400mVpp、1kHz の入力

設計の参照資料

テキサス・インスツルメンツ、単一電源、低入力電圧の全波整流器のシミュレーション、SPICE 回路シミュレーション ファイル

テキサス・インスツルメンツ、単一電源および低入力電圧に最適化された高精度全波整流器、リファレンス デザイン

設計に使用されているオペアンプ

設計の代替オペアンプ