传感器与检测电路设计项目化教程 第2版-电子课件-特征值电路设计与测试
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A2为减法电路，输入信号为ui和ua，依据叠
加原理，可得输出电压uo为
4
4
+ = 1 +
−
2 + 3 + 2 + 3
= +
1 高输入阻抗绝对值电路分析
（2）当输入信号为负极性(ui-)时，即A1输入
为负，则输出uo1为负， VD1导通， VD2截止，A1
构成同相放大电路，A1的输出电压uo1为
电路仿真测试
则输出Uo为正，所以VD2、VD3导通， VD1、VD4截
止，流过电流表的电流Io的方向从右向左。
（2）当输入信号为负极性时，即A1输入为负，
输出Uo为负，所以VD1、VD4导通， VD2、VD3 截
止，流过电流表的电流Io的方向从右向左。
结论
不论输入电压ui的极性如何，流过电流表
的电流Io始终为从右向左（为正值）。
绝对值电路就是对信号进行全波或半波整流，把信号的负半周变到正半周。
特性曲线
输入信号
输出信号
1 绝对值电路实现原理
用二极管可以实现整流，但在小信号情况下二极管的非线性会带来严重影响，为了精确
地实现绝对值运算，必须采用线性整流电路。
讨论图中流过电流表的电流Io。
（1）当输入信号 为正极性时，即A1输入为正，
入为正，输出uo1为正， VD4导通，VD3截止，A2构成
电压跟随器，输出电压为
+ = 2 = +
1 减少匹配电阻的绝对值电路分析
（2）当输入信号为负极性(ui+)时，A2输入为负，输出uo2
为负， VD3导通，VD4截止，uo2被阻断。A1输入为负，输出
uo1为正， VD1截止，VD2导通，A1构成反相放大器，输出电压
+ = +
2 线性整流电路
（2）当输入信号为负极性(ui-)时，即A1输入为负，
则输出uo1为正， VD1截止， VD2导通，A1的输出被VD1
阻断，A2的输出电压uo为
6
− = − −
4
因R6=R4，则输出电压uo为
− = −−
因ui-<0，所以： − > 0
由此可得：
电路，输出电压uo1为
3
1+ = − +
1
A2为反相加法电路，输出电压uo为
6
6
+ − 1+
4
5
将uo1代入uo得
6
6
3
+ = − + − (− + ) = (− 6 + 6 3 )+
4
5
1
4 5 1
+ = −
若R1=R3，R6=R4=2R5，则
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
1 高输入阻抗绝对值电路分析
电路特点
输入信号ui从两个运放的同相输入端输入，
输入阻抗高。
电路分析
（1）当输入信号为正极性(ui+)时，即A1输入
为正，则输出Uo1为正， VD1截止， VD2导通，
A1构成电压跟随器，则
= +
为
2
−
1
若R1=R2，则
− = −
− = −−
因ui-<0，所以
由此得
− > 0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
=
结论
只要R1=R2，即可实现绝对值运算。
匹配电阻少，容易实现批量生产。
2 减少匹配电阻的绝对值电路仿真
电路参数选择
电路参数选R1=R2=10kΩ，利用Proteus进行仿真。
检测电路设计与制作课程
特征值检测电路设计与测试
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
1 绝对值电路实现原理
当传感器输出信号为交流信号时，则要测量交流信号的特征值以确定其幅度参数，交流信
号的特征值电路主要有绝对值电路、峰值电路和真有效值电路。
=
=
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
2 线性整流电路分析
该绝对值电路为线性整流电路，也称精密整流电路。
（1）当输入信号为正极性(ui+)时，即A1输入为正，
则输出uo1为负， VD1导通， VD2截止，A1构成反相放大
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
1 减少匹配电阻的绝对值电路分析
电路特点
A1组成反相型半波整流电路，A2组成同相型半波
整流电路，两者相加就得到了绝对值电路。
电路分析
（1）当输入信号为正极性(ui+)时，A1输入为正，
输出uo1为负， VD1导通，VD2截止，uo1被阻断。A2输
=
结论
不论输入信号极性如何，输出信号总为正，且数值上
等于输入信号的绝对值，实现了绝对值运算。
3 线性整流电路仿真
电路参数选择
电路参数：R1=R3=10kΩ，R6=R4=20kΩ，R5=10kΩ，集成运放选LM358。
电路仿真测试
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
2
1− = (1 + )−
1
A2构成减法电路，输入信号为ui和uo1，依据
叠加原理，可得输出电压uo为
4
4
− = 1 +
− − 1−
3
3
将uo1代入可得
4
4
2
− = 1 +
− − (1 + )−
3
3
1
若R1=R2=R3=R4/2，则
− = −−
因ui-<0，所以： − > 0
=
结论
不论输入信号极性如何，输出信号总为正，且数
值上等于输入信号的绝对值，实现了绝对值运算。
2 高输入阻抗绝对值电路仿真
电路参数选择
电路参数：R1=R2=R3=10kΩ，R4=20kΩ，集成运放选LM358。
电路仿真测试
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
加原理，可得输出电压uo为
4
4
+ = 1 +
−
2 + 3 + 2 + 3
= +
1 高输入阻抗绝对值电路分析
（2）当输入信号为负极性(ui-)时，即A1输入
为负，则输出uo1为负， VD1导通， VD2截止，A1
构成同相放大电路，A1的输出电压uo1为
电路仿真测试
则输出Uo为正，所以VD2、VD3导通， VD1、VD4截
止，流过电流表的电流Io的方向从右向左。
（2）当输入信号为负极性时，即A1输入为负，
输出Uo为负，所以VD1、VD4导通， VD2、VD3 截
止，流过电流表的电流Io的方向从右向左。
结论
不论输入电压ui的极性如何，流过电流表
的电流Io始终为从右向左（为正值）。
绝对值电路就是对信号进行全波或半波整流，把信号的负半周变到正半周。
特性曲线
输入信号
输出信号
1 绝对值电路实现原理
用二极管可以实现整流，但在小信号情况下二极管的非线性会带来严重影响，为了精确
地实现绝对值运算，必须采用线性整流电路。
讨论图中流过电流表的电流Io。
（1）当输入信号 为正极性时，即A1输入为正，
入为正，输出uo1为正， VD4导通，VD3截止，A2构成
电压跟随器，输出电压为
+ = 2 = +
1 减少匹配电阻的绝对值电路分析
（2）当输入信号为负极性(ui+)时，A2输入为负，输出uo2
为负， VD3导通，VD4截止，uo2被阻断。A1输入为负，输出
uo1为正， VD1截止，VD2导通，A1构成反相放大器，输出电压
+ = +
2 线性整流电路
（2）当输入信号为负极性(ui-)时，即A1输入为负，
则输出uo1为正， VD1截止， VD2导通，A1的输出被VD1
阻断，A2的输出电压uo为
6
− = − −
4
因R6=R4，则输出电压uo为
− = −−
因ui-<0，所以： − > 0
由此可得：
电路，输出电压uo1为
3
1+ = − +
1
A2为反相加法电路，输出电压uo为
6
6
+ − 1+
4
5
将uo1代入uo得
6
6
3
+ = − + − (− + ) = (− 6 + 6 3 )+
4
5
1
4 5 1
+ = −
若R1=R3，R6=R4=2R5，则
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
1 高输入阻抗绝对值电路分析
电路特点
输入信号ui从两个运放的同相输入端输入，
输入阻抗高。
电路分析
（1）当输入信号为正极性(ui+)时，即A1输入
为正，则输出Uo1为正， VD1截止， VD2导通，
A1构成电压跟随器，则
= +
为
2
−
1
若R1=R2，则
− = −
− = −−
因ui-<0，所以
由此得
− > 0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
=
结论
只要R1=R2，即可实现绝对值运算。
匹配电阻少，容易实现批量生产。
2 减少匹配电阻的绝对值电路仿真
电路参数选择
电路参数选R1=R2=10kΩ，利用Proteus进行仿真。
检测电路设计与制作课程
特征值检测电路设计与测试
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
1 绝对值电路实现原理
当传感器输出信号为交流信号时，则要测量交流信号的特征值以确定其幅度参数，交流信
号的特征值电路主要有绝对值电路、峰值电路和真有效值电路。
=
=
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
2 线性整流电路分析
该绝对值电路为线性整流电路，也称精密整流电路。
（1）当输入信号为正极性(ui+)时，即A1输入为正，
则输出uo1为负， VD1导通， VD2截止，A1构成反相放大
3
高输入阻抗绝对值电路分析与仿真
4
减少匹配电阻绝对值电路分析与仿真
1 减少匹配电阻的绝对值电路分析
电路特点
A1组成反相型半波整流电路，A2组成同相型半波
整流电路，两者相加就得到了绝对值电路。
电路分析
（1）当输入信号为正极性(ui+)时，A1输入为正，
输出uo1为负， VD1导通，VD2截止，uo1被阻断。A2输
=
结论
不论输入信号极性如何，输出信号总为正，且数值上
等于输入信号的绝对值，实现了绝对值运算。
3 线性整流电路仿真
电路参数选择
电路参数：R1=R3=10kΩ，R6=R4=20kΩ，R5=10kΩ，集成运放选LM358。
电路仿真测试
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真
2
1− = (1 + )−
1
A2构成减法电路，输入信号为ui和uo1，依据
叠加原理，可得输出电压uo为
4
4
− = 1 +
− − 1−
3
3
将uo1代入可得
4
4
2
− = 1 +
− − (1 + )−
3
3
1
若R1=R2=R3=R4/2，则
− = −−
因ui-<0，所以： − > 0
=
结论
不论输入信号极性如何，输出信号总为正，且数
值上等于输入信号的绝对值，实现了绝对值运算。
2 高输入阻抗绝对值电路仿真
电路参数选择
电路参数：R1=R2=R3=10kΩ，R4=20kΩ，集成运放选LM358。
电路仿真测试
目录
1
绝对值电路基本原理
2
线性（精密）整流电路分析与仿真