几种绝对值电路的比较
运算放大器的参数选择
运算放大器的参数指标1. 开环电压增益Avd开环电压增益（差模增益）为运算放大器处于开环状态下，对小于200Hz的交流输入信号的放大倍数，即输出电压与输入差模电压之比。
它一般为104~106，因此它在电路分析时可以认为无穷大。
2. 闭环增益AF闭环增益是运算放大器闭环应用时的电压放大倍数，其大小与放大电路的形式有关，与放大器本身的参数几乎无关，只取决于输入电组和反馈电阻值的大小。
反相比例放大器，其增益为AF=－3. 共模增益Avc和共模抑制比当两个输入端同时加上频率小于200Hz的电压信号Vic时，在理想情况下，其输出电压应为零。
但由于实际上内部电路失配而输出电压不为零。
此时输出电压和输入电压之比成为共模增益Avc。
共模抑制比Kcmr=，通常以对数关系表示：Kcmr=20log共模抑制比一般在80~120Db范围内，它是衡量放大器对共模信号抑制能力高低的重要指标。
这不仅是因为许多应用电路中要求抑制输入信号中夹带的共模干扰，而且因为信号从同相端输入时，其两个输入端将出现较大的共模信号而产生较大的运算误差。
4. 输入失调电压在常温（25℃）下当输入电压为零时，其输出电压不为零。
此时将其折算到输入端的电压称为输入失调电压。
它一般为±（0.2~15）mV。
这就是说，要使放大器输出电压为零，就必须在输入端加上能抵消Vio的差值输入电压。
5. 输入偏置电流在常温（25℃）下输入信号为零（两个输入端均接地）时，两个输入端的基极偏置电流的平均值称为输入偏置电流，即IIB=( IIB -＋ IIB+)它一般在10nA~1uA的范围内，随温度的升高而下降，是反映放大器动态输入电阻大小的重要参数。
6. 输入失调电流IIO输入失调电流可表示为IIO=︱IIB -－IIB+∣在双极晶体管输入级运算放大器中，IIO约为（0.2~0.1）IIB -或（0.2~0.1）IIB+。
当IIO流过信号源内阻时，产生输入失调电压。
TTL集成电路与CMOS集成电路的性能与特点
TTL集成电路与CMOS集成电路的性能与特点TTL集成电路与CMOS集成电路的性能和特点TTL集成电路使用TTL管，也就是PN结。
功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5VCMOS集成电路使用MOS管，功耗小，工作电压范围很大，一般速度也低，但是技术在改进，这已经不是问题。
就TTL与CMOS电平来讲，前者属于双极型数字集成电路，其输入端与输出端均为三极管，因此它的阀值电压是<0.2V为输出低电平；>3.4V为输出高电平。
而CMOS电平就不同了，他的阀值电压比TTL电平大很多。
而串口的传输电压都是以COMS电压传输的。
1、TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
2、CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
3、电平转换电路：因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
4、OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。
否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
5、TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。
2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。
COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。
3）COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。
CMOS逻辑门电路
CMOS逻辑门电路CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后，所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件。
CMOS电路的工作速度可与TTL 相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。
此外，几乎所有的超大规模存储器件，以及PLD器件都采用CMOS艺制造，且费用较低。
早期生产的CMOS门电路为4000系列，随后发展为4000B系列。
当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使用。
下面首先讨论CMOS反相器，然后介绍其他CMO逻辑门电路。
MOS管结构图MOS管主要参数：1.开启电压V T·开启电压（又称阈值电压）：使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；·标准的N沟道MOS管，V T约为3～6V；·通过工艺上的改进，可以使MOS管的V T值降到2～3V。
2. 直流输入电阻R GS·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比·这一特性有时以流过栅极的栅流表示·MOS管的R GS可以很容易地超过1010Ω。
3. 漏源击穿电压BV DS·在V GS=0（增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使I D开始剧增时的V DS称为漏源击穿电压BV DS·I D剧增的原因有下列两个方面：（1）漏极附近耗尽层的雪崩击穿（2）漏源极间的穿通击穿·有些MOS管中，其沟道长度较短，不断增加V DS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通，穿通后，源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产生大的I D4. 栅源击穿电压BV GS·在增加栅源电压过程中，使栅极电流I G由零开始剧增时的V GS，称为栅源击穿电压BV GS。
5. 低频跨导g m·在V DS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导·g m反映了栅源电压对漏极电流的控制能力·是表征MOS管放大能力的一个重要参数·一般在十分之几至几mA/V的范围内6. 导通电阻R ON·导通电阻R ON说明了V DS对I D的影响，是漏极特性某一点切线的斜率的倒数·在饱和区，I D几乎不随V DS改变，R ON的数值很大，一般在几十千欧到几百千欧之间·由于在数字电路中，MOS管导通时经常工作在V DS=0的状态下，所以这时的导通电阻R ON可用原点的R ON来近似·对一般的MOS管而言，R ON的数值在几百欧以内7. 极间电容·三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容C GS 、栅漏电容C GD和漏源电容CDS·C GS和C GD约为1～3pF·C DS约在0.1～1pF之间8. 低频噪声系数NF·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的·由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时，在输出端也出现不规则的电压或电流变化·噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示，它的单位为分贝（dB）·这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数·场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小一、CMOS反相器由本书模拟部分已知，MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。
三种逻辑电路的比较
三种逻辑电路的介绍与比较摘要：本文主要介绍CMOS逻辑，TTL逻辑和二极管逻辑。
先对三种逻辑电路进行介绍，然后对三种逻辑电路进行比较。
正文：一：首先介绍的是最早使用的ＴＴＬ逻辑电路。
TTL全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路，是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路，应用较早，技术已比较成熟。
TTL主要有BJT（Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管，晶体三极管）和电阻构成，具有速度快的特点。
最早的TTL门电路是74系列，后来出现了74H系列，74L 系列，74LS,74AS,74ALS等系列。
但是由于TTL功耗大等缺点，正逐渐被CMOS电路取代。
TTL 门电路有74（商用）和54（军用）两个系列，每个系列又有若干个子系列。
TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
（１）７４系列以内部结构可以分为：（ａ）标准型：结构跟构成的材料最简单，相对的特性也是不理想，所以此类型已经被淘汰多时。
无英文简写，范例：7400。
（ｂ）早期的低功率型与高速型：低功率型，（英文Low Power简写“L”），耗电低，但速度慢。
范例：74L00。
高速型，（英文High Speed简写“H”），速度较快，输出较强，但耗电高。
范例：74H00。
由于S 型耗电与H 型相近，但速度极快。
LS 型的耗电与L 型相近，但速度却快很多，甚至比H 型还快。
因此L 型与H 型很快就退出市场。
（ｃ）肖特基（Schottky）：除了电阻器一样是做控流跟偏压用途，萧特基型最主要是采用萧特基二极管跟萧特基晶体管，改善切换速度。
在市面上跟教育单位非常普及，特性也很不错，常常被用来搭配Intel 8051使用。
绝对值电路
高速采样电路图1:16 位以上ADC电压参考电路。
高分辨率转换器存在的一些问题是电压参考噪声、稳定性，以及该参考电路驱动转换器电压参考引脚的能力。
R1、C2 和 C3 无源滤波器随电压参考噪声急剧下降。
这种低通滤波器的转角频率为 1.59Hz。
该滤波器可减少宽带噪声和极低频噪声。
附加 R-C 滤波器使噪声水平降至20位ADC的可控范围以内。
这一结果令人鼓舞。
但是，如果电流受到拉力，从 ADC 参考引脚流经 R1，则压降会破坏转换，因为每个位判定（bit decision）都有一次压降（请参见参考文献 1）。
图 1 所示电路图有一个运算放大器（op amp），旨在“隔离”C2、R1 和 C3 低通滤波器，并为 ADC 的电压参考引脚提供足够的驱动力。
25℃ 时，CMOS 运算放大器（OPA350）的输入偏置电流为 10 pA。
这一电流与 R1（10 kΩ）共同产生一个 100 nV 的恒定 DC 压降。
这种水平的压降不会改变 23 位 ADC 的最终位判定。
运算放大器的输入偏置电流随温度变化而改变，这是实际情况，但在125℃ 温度下您可以预计一个不超过 10 nA 的最大电流值，其在100℃ 温度范围产生100 μV 的变化。
我们需要将 R1 的这种压降考虑进来。
该压降会增加电压参考器件的误差。
假设电压参考电路的初始误差为±0.05%，且误差温度为3 ppm/℃。
参考电压为 4.096 伏时，室温下初始电压参考误差等于 2.05 mV，125℃ 时增加 1.23 mV。
图 1 所示电路中，随着运算放大器偏移和输入偏置电流误差的变化，参考电压器件占主导地位。
连接至图 1 所示电路的ADC，承受的误差是参考电压、R1 和 OPA350（增益误差）所产生误差的和。
运算放大器驱动一个10 μF 电容器（C4）和 ADC 的电压参考输入引脚。
位于 C4 上的电荷提供 ADC 转换期间所需的电荷。
在 AD C的数据采集和转换期间，C4 容量的大小为ADC 的参考引脚提供一种恒定的电压参考，其通常具有约 2 到 50 pF 的输入电容。
精密整流电路
精密整流电路
把交流电变为单向脉动电，称为整流，若能把微弱的交流电转换成单向脉动电，则称为精密整流或精密检波，此电路必须由精密二极管(由运放和二极管组成)来实现。
一. 精密二极管电路
1. 普通二极管整流存在的问题：见图8.4.1
Δ有死区电压S i管为0.5V，小信号时呈指数关系，见图(a) U o=U i－U D，即0<U i<U D，二极管截止，U-o=0，故小信号整流(或称检波)误差答，甚至无法工作。
2. 精密整流二极管电路见图8.4.2
Δ二极管D接在电压跟随器反馈支路中
ΔD导通时，(开环增益)
与上面普通二极管导通时U o=U i－U D相比，U D的影响减小到
如果死区电压U D=0.5V，则，可见U i’只要大于5μV使D导通，就有输出。
Δ工作原理分析见图(b)传输特性。
当U i>0，U o’>0，D通i L>0，U o=U i
当U i<0，U o’<0，D止i L=0，U o=0
二. 精密半波正路电路见图8.4.3
U i>0，U A<0，D2通，D1止，R1为D2提供电路，R f中无电流流过，U o=0
U i<0，U A>0，D1通，D2止，
三. 精密全波整流(绝对值电路) 见图8.4.4
ΔA1为半波精密整流
U i>0，U A<0，D1通，D2止，U o1= -2U i
U i<0，U A>0，D1止，D2通，U o1=0
ΔA2为反相求和：U o= -(U i+U o1)。
光栅传感器信号细分中绝对值电路的设计
知 ， ｌ＞ 当 ， ｏ时 ， Ｄｌ截 止 ， ２导 通 ， 入 信 号 Ｄ 输
通 过 第 一 级
运 放 Ｕ Ａ 反 相 放 大 ， 后 再 与 Ｖ 一 起 进 入 后 一级 运 放 Ｕ Ｂ １ 之 １ 构成反相加 法器 ， 据 电阻匹配关系 ， 后 输出为 Ｖ ＝ ； 根 最 当 ＜ ０时 ， Ｄｌ导 通 。 ２截 止 ，此 时 运 放 Ｕ１ 处 于深 度 负 反 馈 Ｄ Ａ 状 态 ， 以输 入信 号 Ｖ 直 接 经 过 运 放 Ｕ１ 所 Ｂ反 相 后 ， 到 输 出 得
京 ： 学 出版 社 ．０ ７ 科 ２０．
［ 稻 田 保 ． 拟 技 术 应 用 技 巧 １ １例 ［ ． ４ ］ 模 ０ Ｍ］ 关静 ， 圣 尧 ， ． 胡 译
北 京 ： 学 出版社 ．ｏ ６ 科 ２０ ．
［】 海 文 ， 荣 源 ， 勇． 种 有 源绝 对 值 电路 的 缺 陷 分 析 ５袁 李 张 一 和 改 进【 ． 工技 术 杂 志 ，０ １１ （ ）５ — １ Ｊ电 ］ ２ ０ ，８ １ ：０ ５ ．
－
８ ７－
刘 泊。 等 光栅 传 感 器信号 细分 中绝 对值 电路 的设计
当 输 出 信 号 频 率 为 ２ Ｈ ５ｋ ｚ时 ．该 电 路 的 输 出 波 形 图
如下 ：
保 真 。通 过 上 述 电路 分 析 和 比较 ， 合 各 种 因素 可知 ． 三 种 综 第
绝 对值 电路 应是 最佳 的选 择 。 参考文献 ：
ｓ ｂ ｉｉｉｎ，ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｐ ｅ ｉｉｎ， ｉ ａ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｆ ｍ ｏ ｔ ｕ ｕ ｍｐ ｖ ｍｅ ｔｔ ｎ ｌ ｇ ｕ ｄ ｖｓｏ ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｒ ｃｓｏ ｔ ｓ ｐ ｐ ｒ ｒ ｓ ａｃ ｔ ｒ ｈ ｏ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｉ ｒ ｅ ｎ ｏ ａ ａ ｏ ｎ ｏ
运放绝对值电路分析
电压绝对值电路，顾名思义就是输出电压是输入电压的绝对值。
在很多运放的datasheet上可以看见绝对值电路的身影，就拿大家熟悉的OP07为例其绝对值电路如图1所示图1.OP07电压绝对值电路图现在我们来分析分析图1电路的工作过程。
（1）输入为正电压时电路可以等效为两个单位增益反向放大器级联，达到“负负得正”的效果。
可以将电路图拆分，得到前一个反向放大器如图2所示。
图2.前级反向放大器图2为什么是一个反向放大器的电路呢？主要是多了两个二极管，让我们觉得与一般的反向放大有些不同了。
我们可以看看它的工作情况。
从仿真的结果可以看出，其中D1导通，D2截止。
这个比较好理解，电路从输入口流到运放的2端口，运放的输入电流很小（可忽略），所以电路一分为二，继续向前流，都遇到10K的电阻，也同样遇到了二极管，但是上面的是从二极管正端流入，下面的是负端流入，当然D1导通，D2截止啦！（我是这么理解的，不是很科学，但是比较容易懂）。
那么下面一个10k和D2的电路截止了，就可以忽略不计了，电路就可以当做一个方向放大器来理解了。
再加上后面一个方向放大，就“负负得正”了。
（2）输入电压为负时图3.负电压仿真当输入为-6.32V，输出为6.32V。
设输入为Vin,运放1的正相输入和反相输入端电压分别为V1+、V1-，运放2的正相输入和反相输入端电压分别为V2+、V2-，R1与R2间的节点电压为V o1，电路输出电压V out.由虚短可知V1+=V1-=0V，V2+=V2-，所以V2+-V1+=V2--V1-，即这两条之路的压差相等。
我们先不理会二极管D1与D2。
那么R1、R2支路与R5支路的压差相等，但是电阻为2:1，则电流为1:2.而这两条支路电路之和等于输入电流。
由这样的关系可以计算得：V2-=V2+=-2/3Vin,V o1=-1/3Vin,因此R2两端的压差为-1/3V in。
最后的输出为：V out=V2-+[(1/3Vin)/R2] *R3=-Vin。
实验三功率方向继电器特性实验
实验三功率方向继电器特性实验一、实验目的1．熟悉BG-10B系列功率方向继电器的实际结构、工作原理和基本特性。
2．掌握电气特性试验与整定方法。
三、实验原理BG-10B系列功率方向继电器（包括BG-11B、12B、13B）应用于电力系统方向保护接线中，作为功率方向元件。
其中BG-12B用于相间短路保护；BG-13B 用于接地保护；BG-11B是具有双方向接点的功率元件，用于平行线路横联差动保护中。
由于BG-12B型功率方向继电器应用较为广泛，因此本实验指导书以BG-12B型为例详细介绍其试验方法，今后在实际工程中需对其他型号的功率方向继电器进行试验，可参照进行，方法相同。
功率方向继电器利用比较绝对值的原理构成。
它由比较回路、滤波回路和触发回路组成。
方块图见图1-1、原理图见图1-6。
1．比较回路：绝对值比较构成原理，见图1-2。
图1-1 方块图图1-2 绝对值比较回路由互感器TA1和整流桥VD1～VD4组成的工作回路，由互感器TA2和整流桥VD5～VD8组成的制动回路。
互感器TA1和TA2的初级分别接入电流I Y和I L。
由于TA1的电压线圈和TA2电压线圈同极性串联，TA1的电流线圈和TA2电流线圈反极性串联（如图1-2所示），I L为线路电流互感器TA的二次电流，它的值是不变的。
TA1和TA2一次侧的电压绕组，通过移相回路，与电压互感器二次相接。
因电压绕组的输入阻抗比移相阻抗小得多，所以电流I Y也可以看作近似不变。
于是互感器TA1和TA2可按电流互感器分析，当互感器TA1和TA2的一次绕组分别通入电流I Y和I L时，它们产生的磁势在TA1是相加的，在TA2是相减的，于是在互感器TA1输出线圈以电流形式取出矢量和I Y+I L，在互感器TA2输出线圈以电流形式取出矢量和I Y- I L，二者分别经整流器VD1～VD4和VD5～VD8加以整流，然后进行绝对值比较。
从图1-3（a）中可看到φ=90°时，|İY+ İL|=|İY-İL|；从图1-3（b）中可看到φ>90°时，|İY+ İL|<|İY-İL|；从图1-3（c）中可看到φ<90°时，|İY+ İL|>|İY-İL|。
单电源绝对值电路的特性分析与比较
单电源绝对值电路的特性分析与比较
李伟;李斌;赵连福;任伟聪
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2011(048)005
【摘要】分析比较了四种绝对值电路的信号处理,分别是桥式整流电路使用芯片DB104S,使用芯片LM358的传统二极管精密全波整流电路,基于AD8037钳位放大器的全波整流电路,运用芯片AD822的单电源半波与全波整流电路.分别在频率2kHz和10kHz时,分析各种电路的输出与所加信号源的精度比较,得出较好的整流电路处理方法.经过分析处理,最后得出运用芯片AD822的单电源半波与全波整流器整流效果和精确度较好.
【总页数】4页(P93-96)
【作者】李伟;李斌;赵连福;任伟聪
【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072
【正文语种】中文
【中图分类】TM13
【相关文献】
1.单电源绝对值电路的特性分析与比较 [J], 栾丽丽
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3.对《电路》课中“一阶电路”“相量法”与“拉普拉斯变换”的分析与比较 [J], 韩菊;许军
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5.一种基于有源模拟电感的单电源蔡氏电路 [J], 段晓飞;高同强
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『专业技术』几种绝对值电路的比较
2006-08-28 22:17:26
项目中的绝对值电路调试
项目过程中需要对正弦信号做一个绝对值运算，通过查一些资料，得到好几种绝对值电路，到底该选用那一种，这是一个问题！如果能够搭建一个实际电路来测试当然很好，但是这样做需要不断调试，比较费时间，成本也比较高。
后来我想到用软件进行仿真，同样以前没有做过类似事情，查相关资料有个pspice用来做电路仿真效果非常好，并且在高教版的《电子技术基础》提到了应用。
pspice软件在网上很难找，有一次偶然发现pspice已经集成在protel里面，就直接在protel里面对三种绝对值电路进行仿真。
结果如下，现在板子这一部分调试已经完成了，发现protel里仿真的结果和实际结果很接近。
第一个绝对值电路：
当输入正弦信号频率为0.5KHz时，输出信号如下：
从输出信号图可以看出，在输入正弦信号的过零点，电路不能很好的进行翻转，产生较大误差，并且，上图时输入频率0.5k时的仿真图，当频率增大，这种误差也会增大。
第二个绝对值电路：
当输入正弦信号频率为5KHz时，输出信号如下,可以看出这种情况下电路做绝对值效果比较好。
当输入正弦信号频率为30KHz时，输出信号如下：
这个电路的问题在于高频时（20kHz以上）绝对值效果不好，可能是因为电路中存在电容性元件的缘故。
第三个绝对值电路：
当输入正弦信号频率为30KHz时，输出信号如下：
跟前面两个电路仿真效果相比较，这个电路做绝对值运算误差要小得多，在正弦信号过零点大概产生0.05v 的偏差，在实际电路中，也会出现这个问题。
并且，仔细点可以看出在200度左右的相位有一个毛刺，这个也在实际电路中会出现，并且比较明显。