小訊號精密整流電路設計

2021-08-18 17:50:19 字數 1982 閱讀 9101

電路原理

交流小訊號首先經過半波整流部分產生一半波訊號,該訊號再送入后級與輸入訊號進行疊加反向,輸出的波形為全

波整流訊號

。這個訊號經一階濾波電路後可得到較為平穩的直流訊號

。電路圖中由 u1、

d1、d2、

r3、r2 構 成 半 波 整 流 部 分 ;由u2、

r4、r6、

r5 構成疊加反向部分;由 r1、

c1 構成一階濾波部分

。電路中二極體導通電壓為 

0.6v左右

,而整合運放的開懷放大倍數一般為萬倍級,此時運放輸入端僅需微伏級的淨輸入量就能使二極體導通

。所以,運放輸入端電壓的微小變化,就能使輸出跟隨其發生變化

。小訊號精密整流電路正是利用了這一特點,來實現對交流小訊號的整流

。電路中整合運放的型號主要根據輸入訊號的電壓幅度及頻率進行選擇,此處選擇opa6951d,最大支援頻寬可達500m

半波整流

1.當輸入交流小訊號為電壓正半周時:

因為 ui>0

,所以

u1 的輸出電壓

uo1<0

,使 d2 導通、

d1截止

。此時 r3、

r2、u1 構成反向比例放大電路,其輸出電壓

uo1=-(r2/r3)ui

。電路中取

r3=r2

,所以

uo1=-ui

,電路為放大倍數為

-1 的反向放大電路。2.

當輸入交流小訊號為電壓負半周時:

因為 ui<0

,所以

u1 的輸出電壓

uo1>0

,使 d2 截止、

d1導通

。由於

d2 截止,使

u1 輸出端的訊號

uo1

不送入下一級(即

u2 的輸入端);因為同向端接地,根據虛短原理,反向端電壓為零,而此時

d1 導通,因此

u1 的輸出電壓

uo1

被鉗位在

0v (即

uo1=0) 。

疊加反向

根據原理圖, r6、

r4、r5 和

u2 共同構成反向加法電路,它將輸入訊號

ui 和

u1 的輸出訊號

uo1

進行反向疊加運算

。uo2=-(r6/r4)uo1-(r6/r5)ui

,因為

2r4≈r6、

r6=r5

,所以

uo2=-2uo1-ui

。當輸入交流小訊號為電壓正半周時:

①因為

u1 輸出的電壓為

uo1=-ui

,該訊號經

u2 後輸出為

uo2=2ui;②

該訊號的輸出為

uo2〞

=-ui;③

u2 的輸出

uo2 =uo2 +uo2

〞 = ui

。 即 當 輸 入 為 正 半 週時,為等量同向輸出

。當輸入交流小訊號為電壓負半周時:

①uo1

被鉗位在

0v,即

r3 左側電壓為

0,而

r3 右側電壓根據虛短可知也為

0,所以理想情況下此時無電流流入

u2,即

uo2=0;②

該訊號的輸出為

uo2〞

=-ui;③

u2 的輸出

uo2= uo2+ uo2

〞 =-ui

。即當輸入為負半周

時,為等量反向輸出

。總結:在整個週期內, 

u2 的輸出為正半周電壓加負半周的反向電壓,從而實現了交流整流

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