光栅传感器信号细分中绝对值电路的设计

刘 泊，程 添，覃思勇，卢俊龙

（哈尔滨理工大学 测控技术与仪器系，黑龙江 哈尔滨 150080）

为了达到较高的细分倍数，在对光栅莫尔条纹信号进行粗细分的同时，还需要对位移进行精细分。为提高细分速度，精细分电路采用全硬件设计，包括绝对值电路，多路选择电路及A/D采样电路。绝对值电路是模拟电路中处理数据信息的一种电路，在各类电子测量电路中有着广泛的应用。尤其在对正弦信号进行数字化幅值测量时，采用绝对值电路可以将双极性信号转换为单极性信号，便于计算机采集处理时去掉符号位，提高模数转换的精度。所以绝对值电路精确与否，对后续的信号处理电路有着重要的影响。然而，在实际使用中，由于二极管压降的存在，信号频率的不同，以及元器件参数误差等因素的影响，绝对值电路的输出往往不够理想，有时甚至严重失真，将在一定范围内影响测量精度。为此，本文着将重探讨几种不同的绝对值电路，以确定出符合要求的最佳电路。

1 三种绝对值电路的设计方案

1.1 电路设计一

资料上如图1所示的绝对值电路较为常见。分析电路可知，当 Vin＞0时，D1截止，D2导通，输入信号 Vin通过第一级运放U1A反相放大，之后再与Vin一起进入后一级运放U1B构成反相加法器，根据电阻匹配关系，最后输出为Vout=Vin；当Vin＜0时，D1导通，D2截止，此时运放U1A处于深度负反馈状态，所以输入信号Vin直接经过运放U1B反相后，得到输出Vout=-Vin[1]。

图1 简单结构的绝对值电路Fig.1 Absolute value circuit with simple structure

在实际电路中，由于电源存在耦合干扰，零电位产生漂移，加之二极管并非理想状态，导通时存在一定压降，该绝对值电路效果往往不够理想。……