再说运放电路之三——精细整流器电路的原理与检测.docx

再说运放电路之三精细整流器电路的原理与检测3、精细正、负半波整流器和全波整流器电路：（1）精细整流电路的几种电路形式和特点：精细正、负半波整流器和全波整流器电路，仍旧处于放 大器的范畴以内，还是利用运算放大器的线性放大作用，来 提高整流信号的精度（往往同时也具有信号放大作用）。由电流互感器来的交流电压信号，要经后续半波或全波 整流电路整流成直流电压后，再送入MCU,供电流显示和控 制之用。精细半波或全波整流电路用于交流电压信号的处理 和放大。由二极管组成的普通整流电路，存在整流输出非线 性、有一定的“门坎电压”一一整流死区电压等缺点，对小 于0. 6V的输入电压是无能为力的。而采用运算放大器组成 的半波或全波的精细整流电路，那么克服了以上缺点，构成了 近于理想的整流电路，对于UV级输入交流信号，都能开展 不失真的整流输出。利用运算放大器的放大作用和二极管的 单向导电特性，将整流二极管置于负反响环路中，实现对输 入正、负半波信号引入不同深度的负反响，可以对输入UV 级信号开展整密整流。以下图1中精细半波、全波整流电路（电压增益为1）, 是电压增益为1的电路，将输入交流电压信号开展精细整流 后输出。a电路为负半波精细整流电路。在输入信号Vin>0期间：Vin幅度很小时，二极管D1、D2尚未导通，放大器处于开环放大状态，经反相放大后为负 值，二极管D2反偏截止，D1正偏导通；D1的导通为放大器 引入了深度负反响，由放大器的“虚地”特性可知，放大器 反相输入端2脚电位为0V,放大器输出端1脚的电位约为 -0. 6VO换个角度看，D1的导通，将1脚电位钳位于-0. 6V 的D1正向导通压降上。二极管D1 一直截止状态，输出电压 Vout=0V；在输入信号VinVO期间：Vin幅度很小时，放大器也处 于开环放大状态，且输出电压为正值，只要输出电压>0. 6V, 二极管D2就会正偏导通，而D1处于截止状态；D2导通后和 反响电阻R2串联，为放大器引入了适度的负反响，放大器 此时的工作状态同普通的反相放大器一样，起到对负半波输 入信号的线性放大作用，其放大倍数取决于R2、R1的比值。可见，a精细半波整流器电路，能将交流输入电压变为 单向电压输出，实现了整流作用；使正半波信号无法通过， 对负半波输入信号，其输入、输出信号呈线性比例和反相关 系，起到反相放大的作用。因a电路中R1二R2,只起到整流 和信号倒相作用b电路构造与a电路一样，但两只二极管的方向与之相 反，成为对输入正半波信号的精细整流和倒相电路，工作原 理同上述。图1精细半波、全波整流器电路图1中的c电路，为精细全波整流器电路。将一个正半波整流器电路再加上一个反相求和（加法器） 电路，即构成精细全波整流电路。在输入信号Vin>0 （正半波）期间：N1放大器的输出 电压为负值，D1截止D2导通，N1的输出电压（D2正极） 与输入电压的极性相反，电压值为2倍输入电压绝对值。N1 输出信号与经R4引入的Vin信号相加（-2Vin+Vin=-Vin） 后，从N2的输出端7脚得到倒相的Vin输出，与输入信号 电压幅度和极性一样。电路的微妙在于R3的取值是R2、R4、 R5的两倍，Nl、N2组合电路，在此时起到对输入电压信号 开展了反相之反相一一相当于放大倍数为1倍的同相放大器。在输入信号Vin<0 （负半波）期间：N1的1脚输出电 压为正值，D1导通D2截止，D1的导通相当于“短接” 了 N1 的输出端与输入端，由电路“虚短”特性和D1的电压钳位 作用可知，N1的输出端电压端电压约为+的0. 6VO N1的输出 电压（D2正极）值约为0V。此时N2电路对与R4引入的负 半波输入信号开展反相输出。这样，由Nl、N2组成的精细全波整流器电路，将输入 的交流电压信号，整流为正向的脉动直流信号电压，送入后 级电路。（2）精细整流器电路的检测方法和故障判断：a、和前述的放大器一样，两输入端之间的电位差接近 为0,输入电压、输出电压成线性关系；b、半波精细整流器电路，具有二极管的单向导电特性， 如图1的a电路，对输入大于0V的正半波信号时，输出电 压约为0；输入负半波信号时，输入、输出信号成线性关系。 起到半波整流作用。因而对负半波精细整流器电路，在输入电阻R1左端施 加0V以上正电压时，测输出电压应该接近0V；施加0V以下 （如-2V）,那么应在输出端（D2负极）测到+2V的电压输出。对全波精细整流器电路，无论在输入端施加正向或负向 电压值，在输出端均应能测到与输入电压值相等的输出电压 值，即输出电压是输入电压的绝对值。c、有输出电压值时，仍然可以采用暂时短接两个输入 端，监测输出端电压有无变化的方法，判断电路是否能正常 传输电压信号。假设测量结果与上述不符合，那么可判断运放电路或外围元 件有故障。