运放反馈电阻上为什么要并联二极管？

在模拟电路设计中，我们经常会看到一个看似多余的设计：在运算放大器的反馈电阻R1两端，并联了一个二极管D1，如下图所示。

很多新手工程师第一反应是，这不是把线性放大器变成非线性了吗？波形岂不是由于二极管的导通压降而失真？

没错，它确实引入了非线性，但这种刻意为之的非线性。

下面是LTSPICE仿真结果：

有人说这是精密精密半波整流器，有人说这是限幅器。个人觉得图中这个电路其实是一个单边限幅放大器，而不能被称为标准的精密半波整流器。为什么这么说？精密整流的核心定义是在截止的半个周期内，输出必须严格为0V。

二极管截止时，假设输入Vin为负电压，当Vout为正时，二极管反向截止。结果是电路是一个标准的反相放大器。

当Vin为正导致Vout变负，且幅度超过二极管压降。二极管导通，将反馈回路短路。结果是运放输出电压会被钳位在二极管的导通压降，约为-0.7V。

真正的半波整流器，希望在这一半周期内输出为0V。但这个电路输出的是-0.7V。对于精密信号处理来说，这个-0.7V的误差是巨大的。所以，它的学名应该叫带增益的单边限幅器。

下面这个电路就可以解决这个问题了：

输入信号要求输出为正时，运放输出端会输出Vtarget+0.7V。虽然运放内部多出了0.7V，但这0.7V全都降落在二极管上。反馈环路是从二极管之后取样的，运放会自动调节输出，抵消掉二极管的压降。

当输入信号反转，运放输出负电压，二极管截止。此时输出端通过负载电阻接地，Vout严格等于0V，而不是-0.7V。

建议使用开关速度快的二极管，高频输入信号将会失真，具体的程度取决于二极管可以从阻断状态过渡到正向导通模式的速度。肖特基二极管可能是一个较好的选择，因为它们以较高的反向漏电流为代价实现了比pn结二极管更快的转换速度。

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