半波整流器通常用于從交流輸入產生直流電平。 這通常用于測量交流信號的幅度。

圖1

要了解半波整流器的工作原理，假設理論上的運算放大器和二極管沒有正向電壓。 對于正輸入電壓，輸出會嘗試變為負值。 這將打開 D2 并關閉 D1。 假設 D2 短路，這會將輸出保持在地電位，因為運算放大器的作用會迫使運算放大器的輸入電壓達到相同的電平。 對于負輸入電壓，輸出變為正，D1 開啟，D2 關閉。 然后輸出是一個反相放大器，其增益由 R2/R1 設置。 結果是輸出跟隨輸入（反相）的負半周期，正半周期的輸出為 0 V。

圖2

圖2顯示了半波整流器的波形。 頂部跡線是輸入，底部跡線是輸出。在圖 3 中，顯示了運算放大器的輸出。 請注意，在實際電路中，運算放大器的輸出實際上是開環運行，直到達到 D2 的正向電壓。 這顯示在底部軌跡（通道 C）中。

圖3

用于產生直流電平的濾波器通常跟隨半波整流器的輸出。 濾波器的拐角頻率應設置得足夠低，以限制輸出上的交流紋波，但又要足夠高，以免嚴重影響電路的瞬態響應速度。 輸出的輸出頻譜如圖4所示。

圖4

通過反轉兩個二極管，可以將輸出的極性變為負向。 誤差項與反相放大器相同。 最重要的是抵消項。 電路的頻率響應主要由運算放大器的開環增益設置。 二極管的分流電容和二極管的開啟/關閉時間也會影響頻率響應，但影響遠小于運放。半波整流器的一個限制是它只能在 輸入的半個周期。 對于圍繞中心線對稱的輸入，例如正弦波，這不一定是一個真正的問題。 對電路進行改進以抵消這種限制是全波整流器。 對于單電源電壓操作，同相輸入偏置到參考電壓，通常為電源電壓的 ½。 零輸入信號輸出則處于參考電壓。

圖 5 顯示了一個單電源半波整流器，其參考電壓（運算放大器的同相輸入端的電壓）為 +4 V。顯示器的接地位于底部。

圖5

輸入仍然以地為參考，因此輸入必須使用串聯電容器進行交流耦合。 頻率的低端由輸入耦合電容和輸入電阻 R1 設置的 RC 時間常數決定。 對于雙極電源，電路對直流的響應是。 或者，如果前面的電路以相同的參考電壓為參考，則輸入可以是直流耦合的。 如果在電路中獲得增益，則應小心。 運算放大器的頻率響應要求由最大信號輸入頻率決定。 二極管必須有足夠的開環增益才能偏置。 因此，可以應用經驗法則，即運算放大器的帶寬在輸入信號的最大頻率處至少應為 20 dB。