圖1是最經典的電路,優點是可以在電阻R5上并聯濾波電容。 電阻匹配關系為R1=R2,R4=R5=2R3;可以通過更改R5來調節增益。
圖2優點是匹配電阻少,只要求R1=R2。
圖3的優點是輸入高阻抗,匹配電阻要求R1=R2,R4=2R3。
圖4的匹配電阻全部相等,還可以通過改變電阻R1來改變增益。缺點是在輸入信號的負半周,A1的負反饋由兩路構成,其中一路是R5,另一路是由運放A2復合構成,也有復合運放的缺點。
圖5和圖6要求R1=2R2=2R3,增益為1/2。 缺點是:當輸入信號正半周時,輸出阻抗比較高,可以在輸出增加增益為2的同相放大器隔離。 另外一個缺點是正半周和負半周的輸入阻抗不相等,要求輸入信號的內阻忽略不計。
圖7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;負半周增益=-R3/R2;要求正負半周增益的絕對值相等。 例如增益取2,可以選R1=30K,R2=10K,R3=20K。
圖8的電阻匹配關系為R1=R2。
圖9要求R1=R2,R4可以用來調節增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺點是正負半波的輸入阻抗不相等,要求輸入信號的內阻要小,否則輸出波形不對稱。
圖10是利用單電源運放的跟隨器的特性設計的,單電源的跟隨器,當輸入信號大于0時,輸出為跟隨器;當輸入信號小于0的時候,輸出為0。 使用時要小心單電源運放在信號很小時的非線性。而且,單電源跟隨器在負信號輸入時也有非線性。 圖7、8、9三種電路,當運放A1輸出為正時,A1的負反饋是通過二極管D2和運放A2構成的復合放大器構成的,由于兩個運放的復合(乘積)作用,可能環路的增益太高,容易產生振蕩。 精密全波電路還有一些沒有錄入,比如高阻抗型還有一種把A2的同相輸入端接到A1的反相輸入端的,其實和這個高阻抗型的原理一樣,就沒有專門收錄,其它采用A1的輸出只接一個二極管的也沒有收錄,因為在這個二極管截止時,A1處于開環狀態。
結論
雖然這里的精密全波電路達十種,仔細分析,發現優秀的并不多。確切地說只有3種,就是前面的3種。 圖1的經典電路雖然匹配電阻多,但是完全可以用6個等值電阻R實現,其中電阻R3可以用兩個R并聯。可以通過R5調節增益,增益可以大于1,也可以小于1。最具有優勢的是可以在R5上并電容濾波。 圖2的電路的優勢是匹配電阻少,只要一對匹配電阻就可以了。 圖3的優勢在于高輸入阻抗。 其它幾種,有的在D2導通的半周內,通過A2的復合實現A1的負反饋,對有些運放會出現自激。有的兩個半波的輸入阻抗不相等,對信號源要求較高。 兩個單運放型雖然可以實現整流的目的,但是輸入/輸出特性都很差。需要輸入/輸出都加跟隨器或同相放大器隔離。 各個電路都有其設計特色,希望我們能從其電路的巧妙設計中,吸取有用的。例如單電源全波電路的設計,復合反饋電路的設計,都是很有用的設計思想和方法。 如果能把各個圖的電路原理分析并且推導每個公式,會有更大的收益。
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原文標題:工程師必掌握的10種精密全波整流電路,你都吃透了嗎?
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