Прецизионный выпрямитель

Прецизионный выпрямитель представляет собой конфигурацию, полученную с помощью операционного усилителя , чтобы схема вела себя как идеальный диод и выпрямитель . ^[1]

Прецизионный выпрямитель на базе операционного усилителя не следует путать с идеальным диодом активного выпрямления на основе силового МОП-транзистора .

Базовая схема

Базовая схема, реализующая такую функцию, показана справа, где $R_{\text{L}}$ может быть любая нагрузка. Когда входное напряжение отрицательное, на диоде присутствует отрицательное напряжение, поэтому он работает как разомкнутая цепь, ток через нагрузку не течет, а выходное напряжение равно нулю. Когда входной сигнал положительный, он усиливается операционным усилителем, который включает диод. Ток протекает через нагрузку, и благодаря обратной связи выходное напряжение равно входному напряжению.

Фактический порог супердиода очень близок к нулю, но не равен нулю. Он равен фактическому порогу диода, разделенному на коэффициент усиления операционного усилителя.

Эта базовая конфигурация имеет проблемы, поэтому она не часто используется. Когда входной сигнал становится (даже слегка) отрицательным, операционный усилитель работает в разомкнутом контуре, поскольку через диод нет сигнала обратной связи. Для типичного операционного усилителя с высоким коэффициентом усиления без обратной связи выходной сигнал насыщается. Если вход снова станет положительным, операционный усилитель должен выйти из состояния насыщения, прежде чем снова произойдет положительное усиление. Это изменение вызывает некоторый звон и занимает некоторое время, что значительно снижает частотную характеристику схемы.

Улучшенная схема

Альтернативный вариант представлен справа. В этом случае, когда входной сигнал больше нуля, D1 выключен, а D2 включен, поэтому выходной сигнал равен нулю, потому что другой конец $R_{2}$ подключен к виртуальной земле и ток через него отсутствует. $R_{2}$ . Когда входной сигнал меньше нуля, D1 включен, а D2 выключен, поэтому выходной сигнал аналогичен входному с усилением $-R_{2}/R_{1}$ . Его соотношение ввода-вывода следующее:

Преимущество этой схемы заключается в том, что операционный усилитель никогда не переходит в режим насыщения, но его выходное напряжение должно изменяться на два падения напряжения на диоде (около 1,2 В) каждый раз, когда входной сигнал пересекает ноль. Следовательно, скорость нарастания операционного усилителя и его частотная характеристика ( произведение усиления на полосу пропускания ) будут ограничивать высокочастотные характеристики, особенно для низких уровней сигнала, хотя возможна ошибка менее 1% на частоте 100 кГц.

Подобную схему можно использовать для создания прецизионной схемы двухполупериодного выпрямителя .

Пиковый детектор

После небольшой модификации базовый прецизионный выпрямитель можно использовать для обнаружения пиков уровня сигнала. В следующей схеме конденсатор сохраняет пиковый уровень напряжения сигнала, а переключатель используется для сброса обнаруженного уровня. Когда входной Vin превышает Vc (напряжение на конденсаторе), диод смещается в прямом направлении, и схема становится повторителем напряжения. Следовательно, выходное напряжение Vo следует за Vin до тех пор, пока Vin превышает Vc. Когда Vin падает ниже Vc, диод смещается в обратном направлении, и конденсатор удерживает заряд до тех пор, пока входное напряжение снова не достигнет значения, превышающего Vc.

Ссылки

^ Пол Горовиц и Уинфилд Хилл, Искусство электроники . 2-е изд. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1989 г. ISBN 0-521-37095-7 .

Внешние ссылки

[HH89-1] Пол Горовиц и Уинфилд Хилл, Искусство электроники . 2-е изд. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1989 г. ISBN 0-521-37095-7 .

[1]