正负电压测量电路 双极性电压测量电路 绝对值电路 加法器 保姆级仿真实测 --电路四库全书系列
背景
想要搭建一个输入电压范围-150~ +150 V的测量电路，计划后级部分使用绝对值电路，将负电压转换为正电压，再进ADC。
本文介绍了常用的测量正负电压的方式。这次的文章主要讨论其中的绝对值电路。整理了2个绝对值电路，通过仿真测试电路精度效果。
前言
通常，测量正负电压电路的方式有两种。
1.加法器。
举例。通过加法器将输入电压和一个基准电压 5V相加，将-5V~+5V电压转换为 0 -10 V电压。
如下图，最左边是输入分压电路，将-10V电压分压为 -1V，然后后面是跟随器，再后面是进入加法器，加法器已经有了5V电压的偏置。输出就是4V电压。
2.绝对值电路
本文主要介绍绝对值电路，加法器电路的详细实验后面再发布。
运行开发环境介绍
| 硬件环境1 | LTspice仿真软件 |
|---|---|
| 硬件环境 2 | scratch 在线电路仿真软件 |
实验器材
| 1 | PC电脑 |
|---|
实验步骤
搭建两种绝对值电路A 和B ，分别测试其输出电压的波形。
电路A
电路B
实验1 ADA4522 电路A
实验条件
实验电路
核心运放是ADAS4522-2
二极管 U8 U9 本想用IN4148 但是用仿真软件LTspices里没有，就放了ISS294
输入电压：
电压峰值： ±5V 正弦波
频率： 50HZ
实验结果
绿色线是输入电压，±100V正弦波 输出只有5V
后来发现是因为 输入电压太高了，运放供电才只有±5V ，远超过运放供电电压了。
实验2 ADA4522 电路A
实验条件
在实验1的基础上，将输入INPUT电压改为：±5V
输入电压
电压峰值： ±5V 正弦波
频率： 50HZ
实验结果
输入电压波形
绿色的
输出电压波形
蓝色的。
可以看到已经实现了绝对值效果，将正弦波小于0的部分变为了正电压。
但是放大后发现有毛刺。
这个先留个悬念，后面再解释这个。先继续另一个绝对值电路的实验。
实验3 ADA4522 电路B
实验条件
实验电路
还是用ADA4522-2作为核心运放搭建如上图的绝对值电路。
输入电压
和实验2一样 ±5V 50HZ 正弦波
实验结果
输入电压波形
绿色曲线
输出电压波形
蓝色曲线
可以看到峰值部分出现抖动和萧峰（削峰 就是说峰值电压被削去一块~）
我本以为验证出来实验3这种形式电路存在绝对值转换问题了。
于是后面的实验打算把实验2的核心运放换位LT1001看能不能缓解实验2
峰值处的抖动。下面实验4将核心运放换为LT1001
实验4 LT1001 电路A
实验条件
实验电路
实验结果
可以看到换用LT1001运放后削峰现象更明显了
明显钳位到了4V
这时我意识到应该是运放供电的问题。
查看了LT1001的手册，
运放最低供电电压应该是13V
下一步实验5，将LT1001 供电改为±15V
实验5 LT1001 电路A
实验条件
实验电路
运放供电电压
改为±15V
其余条件和实验4一样。
实验结果
可以看到 输入绿色 输出蓝色绝对值效果很好。
重合度也很高，说明精度也很不错。
由这个供电电压启发了我，实验2中 电路A也可能是因为运放ADA4522-2的供电电压问题影响了绝对值整流效果
查看ADA4522-2的手册
发现供电电压范围 双电源：
±2.25V - ±27.5V 我们的±5V是在范围之内的。
但我们输入的电压是±5V 很接近它的输入电压了。
我们考虑将实验2的输入电压由 ±5V 正弦波降低一下， 改为±4V正弦波。
下面实验6就做这个实验。
实验6 ADA4522 电路B
实验条件
除了输入电压降低为4V外，其它条件和实验2相同。
实验电路
实验结果
可以看到这回输出和输入电压绝对值关系很好，精度也很高。
容易踩得坑
注意运放的供电电压
绝对值电路的输入电压不要超过或者太接近运放的供电电压，要留有余量。
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