精密整流电路训练

项目四环节一：精密整流原理及电路把交流电变为单向脉动电，称为整流，若能把微弱的交流电转换成单向脉动电，则称为精密整流或精密检波，此电路必须由精密二极管(由运放和二极管组成)来实现。1、普通二极管整流存在的问题有死区电压：Si管为0.5V、Ge管为0.1V，小信号时呈指数关系，见图(a)Uo=Ui－UD，即0UiUD，二极管截止，Uo=0，故小信号整流(或称检波)误差大，甚至无法工作。2、精密整流二极管电路二极管D接在电压跟随器反馈支路中。D导通时，odOiDOOAUUUUU)(式中Aod——运放的开环增益。与普通二极管导通时UO=Ui－UD相比，UD的影响减小到。odA1如果死区电压UD=0.5V，假设Aod=105，则可见：Ui′只要大于5μV，使D导通，就有输出。工作原理分析：见图(b)传输特性当Ui0，UO′0，D通，iL0，UO=Ui当Ui0，UO′0，D止，iL=0，UO=03、精密半波正路电路Ui0，UA0，D2通，D1止，R1为D2提供电路，Rf中无电流流过，Uo=0Ui0，UA0，D1通，D2止，精密半波整流器的波形4、精密全波整流（绝对值电路）A1为半波精密整流：Ui0，UA0，D1通，D2止，Uo1=-2UiUi0，UA0，D1止，D2通，Uo1=0A2为反相求和：Uo=-(Ui+Uo1)：二极管的选择普通二极管整流：1N4001-1N4007精密二极管整流：1N4148一、经典型虽然匹配电阻多，但是完全可以用6个等值电阻R实现，其中电阻R3可以用两个R并联。可以通过R5调节增益，增益可以大于1，也可以小于1。最具有优势的是可以在R5上并联电容滤波。1、ui0时，D1导通，D2截止iouRRu45取R1=R2=R3，R4=R5=2R3：0iouu-2、ui0时，D1截止，D2导通iiioiouuuuRRuRRu2)(13545取R1=R2=R3，R4=R5=2R3：01uuo+iouRRu121uo1电压传输特性曲线1uuo二、4个二极管型优势是匹配电阻少。1、ui0时，D1截止，D2导通；D3导通，D4截止iouRRu12取R1=R2：0iouu-2、ui0时，D1导通，D2截止；D3截止，D4导通0iouu+A2为射随器三、高输入阻抗型优势在于高输入阻抗。1、ui0时，D1截止，D2导通iiioiouuRRRRuRRuRRuRRu)1()1()1(12343413434取R1=R2=R3，R4=2R3：0iouu-iouRRu)1(1212、ui0时，D1导通，D2截止0iouu+uiuiuiui虚短R4上电流为0，A2为射随器I=0，等电位四、等值电阻型在输入信号的负半周，A1的负反馈由两路构成，其中一路是R5，另一路是由运放A2复合构成，也有复合运放的缺点。取R1=R2=R3=R4=R5：五、单运放T型输入/输出特性很差。需要输入/输出都加跟随器或同相放大器进行隔离。另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻忽略不计。六、单运放三角型输入/输出特性很差。需要输入/输出都加跟随器或同相放大器进行隔离。另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻忽略不计。七、增益大于1的复合放大器型要求正、负半周增益的绝对值相等。当运放A1输出为正时，A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的，由于两个运放的复合(乘积)作用，可能环路的增益太高，容易产生自激。取R1=3R2，R3=2R2：八、增益等于1的复合放大器型当运放A1输出为正时，A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的，由于两个运放的复合(乘积)作用，可能环路的增益太高，容易产生自激。取R1=R2：九、复合运放输入不对称型缺点是正负半波的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻要小，否则输出波形不对称。当运放A1输出为正时，A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的，由于两个运放的复合(乘积)作用，可能环路的增益太高，容易产生自激。取R1=R2：0)1(24iouRRu环节二：反相型一阶低通滤波器（LPF）i1ifA20)(jA20)(1)(oufAjA1)(,0RRAjAfufoufoAjA21)(0幅频特性：幅频特性曲线)(jAufoAufoA210O010ufoA1.0由图可知，一阶低通滤波器的缺点是：阻带特性衰减太慢，为-20dB／10oct，所以这种电路只适用于对滤波特性要求不高的场合。3.02lg32lg10dB32lg20dB321lg20707.021)(0ufAjA缺点：-3dB处衰减太快dBAjAuf/)(lg2000O二阶一阶dB31o2o因为：截止频率ffCRf210所以：ffRfC20ffCfR2020fCRff【案例】AC/DC平均值转换器LM358引脚图及引脚功能环节三：实作注意：精密整流电路的工作频率在大信号时会受到运放压摆率（SR）的限制，在小信号时，又会受到运放-3dB带宽（fc截止频率）的限制。必须根据实际工作频率选择合适的集成运算放大器，才能保证整流器的整流精度。（1）增益带宽积（GBW)其中，Avd为中频开环增益，fH为开环上限截止频率。Avd(dB)ffHfTAvoHvdfAGBW若运放在应用中接成闭环放大电路，其闭环放大电路的上限频率fHF=GBW/AVFAvd(dB)ffHfTAvoAVFfHF（2）压摆率（转换速率）SR压摆率SR表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最大值。max0dtdvSR若输入一正弦波电压，运算放大器输出也应是一正弦波电压。tVvmsin00mmdtdvfVVSR0020则：若已知Vom，则在输出不失真的情况下，输入信号的最高频率mVSRf0max2D11N4148D21N4148R110k¦¸VCC5VR35.1k¦¸R210k¦¸VEE-5VGNDGNDV11Vrms100Hz0°U1ALM358N32481165VCCVEEGNDXSC2ABExtTrig++__+_24GND