一种由普通运放构成的无失真绝对值电路的制作方法

本发明涉及一种绝对值电路，更具体的说，尤其涉及一种由普通运放构成的无失真绝对值电路。

背景技术：

绝对值电路实现对信号的绝对值运算，是一种应用广泛的信号处理电路。现有的绝对值运算电路中，由于采用了二极管，使得实际获取的原函数的波形存在失真，在要求精密计算时易导致较大误差。如图1所示，给出了待运算的原函数的波形图，图2中，标号2波形为原函数绝对值的理想波形图，标号3波形为原函数经过有二极管的绝对值电路获取的实际波形图，可见，实际获取的绝对值波形与理想波形图存在较大的失真，这是由于二极管不可避免的pn结特性所导致的。因此，如果在绝对值运算电路中杜绝使用二极管，将可避免绝对值波形的失真。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种由普通运放构成的无失真绝对值电路。

本发明由普通运放构成的无失真绝对值电路，包括运算放大器u1a、运算放大器u1b和pnp型三极管q1；其特征在于：输入信号in接于运算放大器u1a的同相输入端上，u1a的反相输入端接于电源地上，u1a的输出端与三极管q1的基极相连接；运算放大器u1b的同相输入端与u1a的同相输入端之间串联有电阻r2，u1b的反相输入端与u1a的同相输入端串联由电阻r3，u1b的反相输入端与其输出端之间串联有电阻r4，u1b的输出端输出绝对值信号out；三极管q1的集电极与u1b的同相输入端相连接，q1的发射极与电源地相连接，所述电阻r3与r4的阻值相等。

本发明的有益效果是：本发明的绝对值运算电路，由运算放大器u1a、u1b和三极管q1组成，运算放大器u1a根据输入信号的正、负来控制三极管q1的通断状态，进而对运算放大器u1b同相输入端的电平状态进行控制；使得，当输入信号in＞0时，u1b的输出端与输入端in等电位，即out=in；当输入信号in＜0时，q1饱和导通使得u1b的同相输入端为0电位，out=-in，最终实现了输入信号的绝对值运算。整个运算电路使用普通运放且不采用二极管，电路结构简单、合理，制作成本低，输出的绝对值波形无失真。

附图说明

图1为待运算的原函数的波形图；

图2为原函数绝对值的理想波形图和原函数绝对值的实际波形图；

图3为本发明的由普通运放构成的无失真绝对值电路的电路图。

图中：1运算放大器u1a，2运算放大器u1b，3三极管q1。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了待运算的原函数的波形图，其标号为1；如图2所示，给出了原函数绝对值的理想波形图和原函数绝对值的实际波形图，标号2为原函数绝对值的理想波形图，标号3为原函数绝对值的实际波形图，在对原函数进行绝对值运算的过程中，尽可能地获取标号2所示的理想波形图。然而，在实际的绝对值运算电路中，由于采用了二极管会不可避免地产生压降，会导致实际获得的波形图如标号3所示，产生了波形失真。如果在绝对值运算电路中，避免采用二极管则可解决波形失真的问题。

如图3所示，给出了本发明的由普通运放构成的无失真绝对值电路的电路图，其由运算放大器u1a（1）、运算放大器u1b（2）和三极管q1（3）组成，运算放大器u1a和运算放大器u1b均采用普通运算放大器，输入信号in接于运算放大器u1a的同相输入端（3端），u1a的反相输入端（2端）接于电源地上。u1a的同相输入端（3端）经电阻r2与运算放大器u1b的同相输入端（5端）相连接，u1a的同相输入端（3端）经电阻r3与u1b的反相输入端（6端）相连接。

运算放大器u1a的输出端与pnp型三极管q1的基极相连接，q1的发射极接于电源地上，q1的集电极与u1b的同相输入端（5端）相连接，u1b的输出端与其反相输入端（6端）之间串联有电阻r4，电阻r3与电阻r4的阻值相等。u1b的输出端形成输入信号in的绝对值信号输出out。

本发明的绝对值电路的工作原理为：

在in端输入波形1，当波形处于正半周（即uin＞0）时，u1a的3端电平高于2端，输出端1输出高电平，三极管q1截止，5点相当于对地断开。5端对运放虚断，没有电流，所以u1b的5、6、in三端等电位，都等于in点电位，则r3上没有电流，由于6端对运放也虚断，则r4上也没有电流，所以6、7两点等电位。即in、6、5、7四点等电位，这样输入电压等于输出电压uin＝u7，即uout＝+uin。

当波形处于负半周（即uin＜0）时，u1a的3端电平低于2端，输出端1输出低电平，三极管q1饱和导通，5点相当于对地短路。u1b的5端电位等于地电位（0电位），根据运算放大器的“虚短”与“虚断”的基本原理，再由于r4＝r3，所以u7＝－uin。这样输入电压无论是正还是负，输出电压等于正，即uout＝∣uin∣，实现了对原函数的无误差绝对值运算。

技术特征：

技术总结
本发明的由普通运放构成的无失真绝对值电路，包括运算放大器U1A、U1B和PNP型三极管Q1；特征在于：输入信号IN接于U1A的同相输入端，U1A的反相输入端接于地，U1A的输出与三极管Q1的基极相连；U1B与U1A的同相输入端之间串联有电阻R2，U1B的反相输入端与U1A的同相输入端串联由电阻R3，U1B的反相输入端与其输出端之间有电阻R4，三极管Q1的集电极与U1B的同相输入相连。本发明的绝对值运算电路，当输入信号IN＞0时，U1B的输出端与输入端IN等电位，即OUT=IN；当输入信号IN＜0时，Q1饱和导通使得U1B的同相输入端为0电位，OUT=‑IN，最终实现了输入信号的绝对值运算，电路结构简单、合理，制作成本低，输出的绝对值波形无失真。

技术研发人员：徐长缨;焦营营;罗珂
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：2017.05.17
技术公布日：2017.09.26