精密全波整流电路(四)

精密全波整流电路(四)

背景说明

\[精密半波整流电路\|半波整流]虽然能实现交直流信号的转换,但是半波整流只能保留信号半个周期的能量,导致信号能量的利用率不高。

因此,在一些场合需要使用到全波整流电路。

同样的,普通的桥式全波整流电路由于二极管压降的存在,导致整流后信号的幅值不准确。

因此,同样需要引入运放。

相比半波整流,全波整流的方案就比较多了,就收集和仿真分析了几种常见的。

以下是关于精密全波整流所有电路仿真的目录:

TI方案

在TI的《模拟工程师电路设计手册》中给出如下电路,相较于前面三个电路,这个电路使用的元器件数量更少,网络看起来也更加的简洁。

原理说明

当 V i n > 0 V_{in}>0 Vin>0时, D 1 D_{1} D1截止, D 2 D_{2} D2导通,该电路可以等效为:

在这个电路中,由于"虚短"原则,所以运放U1的反相输入端的电压 V 1 − = V i n V_{1-}=V_{in} V1−=Vin。

同时,又因为"虚短"原则,电阻 R 1 R_{1} R1和 R 2 R_{2} R2上的电流为零,所以显然就有 V o 2 = V i n V_{o2}=V_{in} Vo2=Vin。

当 V i n > 0 V_{in}>0 Vin>0时, D 1 D_{1} D1导通, D 2 D_{2} D2截止,该电路可以等效为:

此时,整个电路相当于一个电压跟随器串接一个反相放大器,可以很轻易地写出此时电路的传递函数:
V o 2 = − R 2 R 1 V i n V_{o2}=-\frac{R_{2}}{R_{1}}V_{in} Vo2=−R1R2Vin

设计说明

  • 在电路中电容C1起到相位补偿的作用,防止电路震荡,根据运放的不同可以选取不同大小的电容,电容不能太小,否则失去补偿作用。也不能过大,否则会导致信号在转换边沿产生较大的失真。
  • 电阻 R 1 R_{1} R1和 R 2 R_{2} R2的匹配程度决定着电路的精度,尽量选用高精度的电阻。阻值也不应过大,防止出现过大的电阻噪声。

仿真结果

直流分析

交流分析

瞬态分析

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