学模拟+我曾使用的高精度整流器

zhangjsh

学模拟+我曾使用的高精度整流器 [复制链接]

在EEWORLD组织的“我爱模拟之——TI模拟博文深度阅读季”看到一篇关于精密整流的文章《单电源高精度整流器》网址是： deyisupport./blog/ ... 13/11/13/51570.aspx 文章写得很好，由此联想到80年代曾使用过的一个较为典型的仪表精密整流电路，当时是设计数字电压表用的整流器，见下图 图中R1=R2均为10K，D1、D2均为鍺点接触二极管2AP9，由于这种二极管PN结面积较小因此结电容小利于快速恢复。 看到《单电源高精度整流器》文觉得挺新颖，笔者利用U2替代了D2的功能性能得到提升。但基本原理未变。 另外看到图2的Vin-似乎相位错了，这样可能对初学者造成错误引导。我觉得将相位后移180度更易理解。

zhangjsh

刊登原文

这是原文

在需要某个信号的绝对值时，我们常常使用高精度整流器电路，其作为计量应用中信号大小测量电路的组成部分。针对这类电路的设计不计其数，但在单电源系统中实现这一功能却具有一定的挑战性。

最近的许多设计都依靠单电源运算放大器 (op amp) 的饱和行为来实现整流。在许多情况下，这样做是可以接受的，但如果您想避免出现运算放大器饱和以及这种饱和带来的许多固有问题（缓慢的恢复时间、潜在的非理想相位反向），则图 1 所示电路是一款较好的解决方案。

图 1 单电源高精度整流器

图 1 所示电路接受负信号（高达器件的电源轨；本例中为 5V）。利用一个 +5V 电源，该电路可以接受高达 10vp-p 的零伏集中信号（即 ±5V）。

就正信号 (Vin > 0V) 而言，U1 起到一个加法器放大器的作用，而 U2 和 U1 则不相干。就负信号 (Vin <0V) 而言，D1 和 U2 形成一个接地钳位，将 U1 的非反相输入保持在 0V。现在，U1 仅起到一个反相放大器的作用。结果是 VOUT时的全波整流正弦波，如图 2所示。

图 2 图 1所示电路的 SPICE仿真

为了让该电路能够正常工作，运算放大器输出必须在没有相位反相的情况下摆向输入和输出的负电源轨。

相同电路可用于没有在接地参考电压以下摆动的输入信号，但只需将 U2 的参考点（非反相输入）变为中间电源电压参考，便可使电路参考 VCC/2，如图 3 所示。

图 3 改变 U2的参考电压对整流器输入范围的改变情况

图 4显示了图 3电路的运行情况。图 4中，顶部轨迹线 (Vin) 参考中间电源电压，因此它似乎为双极—标识为 Vin_ref 的轨迹线为参考电压的实际输入电压，其在所有时间都明显地维持在参考电压以上。

图 4图 3所示电路的 SPICE仿真

图 1和图 3的电路都逐渐达到所用运算放大器的电压摆动限制。轨至轨输入和输出运算放大器一般允许在几十毫伏的电源轨范围内工作，其在这类应用中可以获得最佳的结果。

zca123

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zhangjsh

工作原理如下：

当输入信号Vin处于正半周时，二极管D1导通D2截止，从Vin处向里看放大器U1是一个同相端输入的电压跟随器，此时放大器输出Vout 为正信号。当输入信号Vin处于负半周时，二极管D1截止，Vin与同相输入端断开，D2导通将放大器同相输入端连接到地，此时放大器U1成为一个放大倍数为1的反向放大器，输出Vout= - Vin 得到的仍为正信号，因此，输出Vout得到单向直流脉动信号。成为全波整流电路。

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