半波整流器通常用于从交流输入产生直流电平。 这通常用于测量交流信号的幅度。
图1
要了解半波整流器的工作原理，假设理论上的运算放大器和二极管没有正向电压。 对于正输入电压，输出会尝试变为负值。 这将打开 D2 并关闭 D1。 假设 D2 短路，这会将输出保持在地电位，因为运算放大器的作用会迫使运算放大器的输入电压达到相同的电平。 对于负输入电压，输出变为正，D1 开启，D2 关闭。 然后输出是一个反相放大器，其增益由 R2/R1 设置。 结果是输出跟随输入（反相）的负半周期，正半周期的输出为 0 V。
图2
图2显示了半波整流器的波形。 顶部迹线是输入，底部迹线是输出。在图 3 中，显示了运算放大器的输出。 请注意，在实际电路中，运算放大器的输出实际上是开环运行，直到达到 D2 的正向电压。 这显示在底部轨迹（通道 C）中。
图3
用于产生直流电平的滤波器通常跟随半波整流器的输出。 滤波器的拐角频率应设置得足够低，以限制输出上的交流纹波，但又要足够高，以免严重影响电路的瞬态响应速度。 输出的输出频谱如图4所示。
图4
通过反转两个二极管，可以将输出的极性变为负向。 误差项与反相放大器相同。 最重要的是抵消项。 电路的频率响应主要由运算放大器的开环增益设置。 二极管的分流电容和二极管的开启/关闭时间也会影响频率响应，但影响远小于运放。半波整流器的一个限制是它只能在 输入的半个周期。 对于围绕中心线对称的输入，例如正弦波，这不一定是一个真正的问题。 对电路进行改进以抵消这种限制是全波整流器。 对于单电源电压操作，同相输入偏置到参考电压，通常为电源电压的 ½。 零输入信号输出则处于参考电压。
图 5 显示了一个单电源半波整流器，其参考电压（运算放大器的同相输入端的电压）为 +4 V。显示器的接地位于底部。
图5
输入仍然以地为参考，因此输入必须使用串联电容器进行交流耦合。 频率的低端由输入耦合电容和输入电阻 R1 设置的 RC 时间常数决定。 对于双极电源，电路对直流的响应是。 或者，如果前面的电路以相同的参考电压为参考，则输入可以是直流耦合的。 如果在电路中获得增益，则应小心。 运算放大器的频率响应要求由最大信号输入频率决定。 二极管必须有足够的开环增益才能偏置。 因此，可以应用经验法则，即运算放大器的带宽在输入信号的最大频率处至少应为 20 dB。