十种运放精密全波整流电路
精密半波、全波整流电路结构原理图解
精密半波、全波整流电路结构原理图解利用二极管（开关器件）的单向导电特性，和放大器的优良放大性能相结合，可做到对输入交变信号（尤其是小幅度的电压信号）进行精密的整流，由此构成精密半波整流电路。
若由此再添加简单电路，即可构成精密全波整流电路。
二极管的导通压降约为0.6V左右，此导通压降又称为二极管门坎电压，意谓着迈过0.6V这个坎，二极管才由断态进入到通态。
常规整流电路中，因整流电压的幅值远远高于二极管的导通压降，几乎可以无视此门坎电压的存在。
但在对小幅度交变信号的处理中，若信号幅度竟然小于0.6V，此时二极管纵然有一身整流的本事，也全然派不上用场了。
在二极管茫然四顾之际，它的帮手——有优良放大性能的运算放大器的适时出现，改变了这种结局，二者一拍即合，小信号精密半波整流电路即将高调登场。
请看图1。
图1 半波精密整流电路及等效电路上图电路，对输入信号的正半波不予理睬，仅对输入信号的负半波进行整流，并倒相后输出。
（1）在输入信号正半周（0~t1时刻），D1导通，D2关断，电路等效为电压跟随器（图中b电路）：在D1、D2导通之前，电路处于电压放大倍数极大的开环状态，此时（输入信号的正半波输入期间），微小的输入信号即使放大器输入端变负，二极管D1正偏导通（相当于短接），D2反偏截止（相当于断路），形成电压跟随器模式，因同相端接地，电路变身为跟随地电平的电压跟随器，输出端仍能保持零电位。
（2）在输入信号负半周（t1~t2时刻），D1关断，D2导通，电路等效反相器（图中c电路）：在输入信号的负半波期间，（D1、D2导通之前）微小的输入信号即使输出端变正，二极管D1反偏截止，D2正偏导通，形成反相（放大）器的电路模式，对负半波信号进行了倒相输出。
在工作过程中，两只二极管默契配合，一开一关，将输入正半波信号关于门外，维持原输出状态不变；对输入负半波信号则放进门来，帮助其翻了一个跟头（反相）后再送出门去。
两只二极管的精诚协作，再加上运算放大器的优良放大性能，配料充足，做工地道，从而做成了精密半波整流这道“大餐”。
10种精密整流电路的详解
1.第一种得模拟电子书上(第三版442页)介绍得经典电路。
A1用得就是半波整流并且放大两倍,A2用得就是求与电路,达到精密整流得目得。
(R1=R3=R4=R5=2R2)2.第二种方法瞧起来比较简单A1就是半波整流电路,就是负半轴有输出,A2得电压跟随器得变形,正半轴有输出,这样分别对正负半轴得交流电进行整流！(R1=R2)3.第三种电路仿真效果如下:这个电路真就是她妈得坑爹,经过我半天得分析才发现就是这样得结论:Uo=-|Ui|,整出来得电路全就是负得,真想不通为什么作者放到这里,算了先把分析整理一下:当Ui>0得时候电路等效就是这样得放大器A就是同相比例电路,Uo1=(1+R2/R1)Ui=2Ui放大器B就是加减运算电路,Uo2=(1+R2/R1)Ui-(R4/R3)Uo1=-Ui当Ui<0得时候电路图等效如下:放大器A就是电压跟随器,放大器B就是加减运算电路式子整理:Uo2=(1+R4/(R2+R3))Ui- R4/(R2+R3)Ui=Ui以上就是这个电路得全部分析,但就是想达到正向整流得效果就应该把二极管全部反向过来电路与仿真效果如下图所示4.第四种电路就是要求所有电阻全部相等。
这个仿真相对简单。
电路与仿真效果如下计算方法如下:当Ui>0时,D1导通,D2截止(如果真就是不清楚为什么就是这样分析,可以参照模拟电子技术书上对于第一种电路得分析),这就是电路图等效如下(R6就是为了测试信号源用得跟这个电路没有直接得关系,不知道为什么不加这个电阻就仿真不了)放大器A构成反向比例电路,uo1=-ui,这时在放大器B得部分构成加减运算电路,uo2=-uo1=-(-ui)注意:这里放大器B得正相输入端就是相当于接地得,我刚开始一直没有想通,后来明白了,这一条线路上就是根本就没有电流得,根本就没有办法列出方程来。
(不知道这么想就是不就是正确得)当Ui<0得时候,D1截止,D2导通,电路图等效如下:这时就需要列方程了Ui<0时Ui/R1=-(U2/R5+U2/(R2+R3))计算得到U2=-2/3 Ui再根据U2/(R2+R3)=(U0-U2)/R4 得到U0=3/2 U2带入得到U0=-Ui这个电路在网上找到得,加在这里主要就就是感觉与上一个电路有点像,但就是现在分析了一下,这个就是最经典得电路变形,好处还不清楚。
精密全波整流电(经典型)
精密全波整流電(經典型)
下面的這種精密全波整流電路，由於性能比較優越，被稱為經典型。
下面電路中，電阻要滿足如下要求R1=R2，R4=R5=2*R3
圖1 經典型精密全波整流電路
當輸入電壓為正時，D1截止，D2導通。
這時R1、R2和U1 共同構成一個放大倍數為-1的反向放大電路。
R3、R4、R5和U2 共同構成了個反向加法電路。
通過電阻R4的支路的放大倍數為-1，通過R3 的支路的放大倍數為-2。
因此，等效的框圖可以表示如下。
圖2 輸入電壓為正時的等效框圖
可以看出，對於正電壓輸入，放大倍數為1。
這時輸入阻抗為R1||R4。
當輸入為負電壓時，D1導通，D2截止。
這時U1的作用為將R2的左端電位鉗位在0V。
而U2的回饋作用使得R3的右端電位為0。
因此，R2、R3這個支路兩端電位相等、沒有電流的，實際上是不起任何作用的。
因此，這時整個電路其實就是R4、R5和U2 組成的放大倍數為-1反向放大電路。
此時電路的輸入阻抗仍為：R1||R4。
綜合上面兩種情況，該電路的功能就是將輸入信號求絕對值，也就是精密整流功能。
這個電路雖然電阻比較多，但是匹配起來並不麻煩。
輸入阻抗恒等於R1||R4，輸入阻抗很低。
這些都是它的優點，除此之外，電阻R5上可以並聯電容，這樣就連帶著濾波功能了。
另外，通過改變R5 的大小，就可以改變增益。
由於具有上述的優點，因此大家稱之為經典型精密整流電路。
精密全波整流电(经典型)
精密全波整流电(经典型)
下面的这种精密全波整流电路，由于性能比较优越，被称为经典型。
下面电路中，电阻要满足如下要求R1=R2，R4=R5=2*R3
图1 经典型精密全波整流电路
当输入电压为正时，D1截止，D2导通。
这时R1、R2和U1 共同构成一个放大倍数为-1的反向放大电路。
R3、R4、R5和U2 共同构成了个反向加法电路。
通过电阻R4的支路的放大倍数为-1，通过R3 的支路的放大倍数为-2。
因此，等效的框图可以表示如下。
图2 输入电压为正时的等效框图
可以看出，对于正电压输入，放大倍数为1。
这时输入阻抗为R1||R4。
当输入为负电压时，D1导通，D2截止。
这时U1的作用为将R2的左端电位钳位在0V。
而U2的反馈作用使得R3的右端电位为0。
因此，R2、R3这个支路两端电位相等、没有电流的，实际上是不起任何作用的。
因此，这时整个电路其实就是R4、R5和U2 组成的放大倍数为-1反向放大电路。
此时电路的输入阻抗仍为：R1||R4。
综合上面两种情况，该电路的功能就是将输入信号求绝对值，也就是精密整流功能。
这个电路虽然电阻比较多，但是匹配起来并不麻烦。
输入阻抗恒等于R1||R4，输入阻抗很低。
这些都是它的优点，除此之外，电阻R5上可以并联电容，这样就连带着滤波功能了。
另外，通过改变R5 的大小，就可以改变增益。
由于具有上述的优点，因此大家称之为经典型精密整流电路。
精密整流电路
超经典的精密整流电路分析
在常用的电源电路中，我们经常用普通的二极管，比如：4001到4007等二极管整流，但是，在一些整流电压比较小的场合中，这样做是比较不妥的。
这是因为普通的二极管整流电路，失真比较大，传输的效率比较低。
而且要求输入信号的幅度大于二极管的阈电压（锗管为0.2V，而硅管竟然达到了0.7V！真是可怕）。
所以整流的灵敏度和精度都不是很高，电压损耗相当的大。
这里介绍一种网上常见的一种用集成运放和二极管构成的整流电路，可以克服二极管整流电路的缺点。
在输入信号小于0.2V的时候也能进行线性整流滤波，其精度和效率大大提高。
电路如下：
如图是反相精密整流检波电路，当Vi大于零时，我们知道，运放的输出V0小于0，二极管D1导通，D2截止。
输出电路V0为零；当V1小于0时，Voa大于零，D1截止，D2导通，V0=（-R1/R2）*V1，实现了半波整流。
经理分析可得：Vi小于零时，且幅度值很小的时候，输出电压为：
V0=(-(R2V1/(R2+R1)-Vd/Avd))/(1/Avd+Fv)
当反馈系统Fv远大于1/Avd时，则：
V0=-R1*V2/R1-Vd/（Avd*Fv）（Vi小于零）
上式右边的第一项为理想整流电路的输出电压；第二项为二极管D2的正向压降VD所引起的整流电路的死区电压。
当运放的开环增益Avd无穷大，开环增益很大时，第二项可以忽略不计。
可见，当输入信号电压很小的时候（甚至可以达到微伏级），电压仍然可以进行线性的整流，何乐而不为？当然，这个电路也有它的缺点，就是输入信号的工作频率受集成电路带宽和上升速率的限制。
十个精密整流电路的详细分析
十个精密整流电路的详细分析图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益分析：当Ui>0时，分析各点电压正负关系可知D1截止，D2导通，R1，R2和A1构成了反向比例运算器，增益为-1，R4，R3，R5和A2构成了反向求和电路，通过R4的支路的增益为-1，通过R3支路的增益为-2，等效框图如下：当Ui>0时，最终放大倍数为1，输入阻抗为R1||R4。
当Ui<0时，分析各点电压的正负关系可知，D1导通，D2截止，A1的作用导致R2左端电压钳位在0V ，A2的反馈导致R3右端电压钳位在0V ，所以R2、R3支路两端电位相等，无电流通过，R4，R5和A2构成反向比例运算器，增益为-1，输入阻抗仍为R1||R4。
因此，此电路的输出等于输入的绝对值。
此电路的优点：输入阻抗恒等于R1||R4，输入阻抗低，调节R5可调节此电路的增益大小，在R5上并联电容可实现滤波功能。
此电路适用低频电路，当频率大时，输出电压产生偏移，且输入电压接近0V 时，输出电压失真，二极管的选型也非常重要，需选导通压降大些的。
输入信号小时，也会影响最终输出。
---图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2图2 四个二极管型分析：当Ui>0时，根据各点电压正负情况可知D1，D4导通，D2，D3截止，A1的作用导致R2左端电压钳位在0V，R3上无电流通过，所以无压降，Uo=Ui当Ui<0时，根据各点电压正负情况可知D1，D4截止，D2、D3导通，A1为反向比例运算器，增益为-R2/R1，A2为电压跟随器，所以输出电压为Uo=-Ui。
此电路采用两个运放分别处理正电压和负电图4 等值电阻型分析：当Ui>0时，D1导通，D2截止，A1为反向比例运算器，增益为-R2/R1，即为-1，R5左端电压因为A1的作用被钳位在0V，A2也可看成反向比例运算器，增益为-R4/R3 ，也为-1，所以输入为正电压时的增益为1.当Ui<0时，D1截止，D2导通，A1的反馈由两路组成，一是经R5反馈，二是由运放A2复合而成调节R1可调节此电路的增益，缺点：当频率大时，负电压时的复合反馈会影响信号的输出图5 单运放T型当Ui>0时，D1导通，D2截止，R3下端电位被钳位在0V，R2没有回路，所以流经电流为0，即无压降，Uo=1/2Ui当Ui<0时，D1截止，D2导通，R3上无电流，无压降，增益为-R2/R1，即为-1/2，当输入正电压时，输出阻抗比较高图6 单运放三角型分析：当Ui>0时，D1导通，D2截止，相当于电阻分压网络当Ui<0时，D1截止，D2导通，相当于反向放大电路，增益为-R2/R1，即为-1这两个电路的缺点都是输出阻抗比较高，输入阻抗随信号极性的变化而变化，优点就是只用了一个运放，电路结构比较简单。
精密整流电路
精密整流电路07级23系 PB07210249实验目的：1了解精密半波和全波整流电路的工作原理2掌握运算放大器构成精密整流原理。
实验原理：1精密半波整流当输入电压为正时，反馈二极管导通，输出二极管截止，输出为零，；当输入 为负时，输出二极管导通，反馈二极管截止，输出正压。
⎪⎩⎪⎨⎧<->=00010i i f i u u R R u u在不考虑二极管导通压降和反向电流时，输入、输出波形的李萨如图形是折线， 实际二极管的压降使输入为正时，仍有负压输出。
当输入电压较小时，失真将较大。
2精密全波整流电路当输入为正压时，1D 导通，2D 导入右运放的输入电路，左运放输出为0，右运放输出为正。
当输入为负压时，1D 截止，左运放输出比输入低的电压，使输出为正。
总体而言，可视左运放为半波整流电路，给右运放提供合适的差动 输入电压。
调节滑动变阻器，使李萨如图形对称。
实验分析：1半波整流（1）输入正弦波kHz f 003.1=mV t U i )10032cos(20.33⨯⨯=πmV t U o )10032cos(28.32⨯⨯=π当输入电压继续增大时，输出电压将开始被整流。
输出电压有-57.8mV 的压降，说明负反馈上有向右A μ78.5的直流分量，并且由图知，最大负偏压为 mV 5.107-。
由于零漂的影响，输出始终不可能实现半波整流，有mV 100.0-的压降。
V t U i )10032cos(263.0⨯⨯=πV t U o )10032cos(236.0⨯⨯=π45.0571.0>==io U U N 若对输出信号进行修正：⎩⎨⎧∈-∈⨯=)994.0,498.0(100.0)498.0,0()10032cos(866.0't t t U o π45.0486.0''>==i o U U N 修正后的比值接近理论值，略微偏大这是由于晶体管毫伏表与示波器的示数有 差别所致。
10种精密整流电路的详解
1. 第一种的模拟电子书上(第三版442页)介绍的经典电路。
A1用的是半波整流并且放 大两倍，A2用的是求和电路，达到精密整流的目的。
(R1=R3=R4=R5=2R2)2. 第二种方法看起来比较简单A1是半波整流电路，是负半轴有输岀，A2的电压跟随器的 变形，正半轴有输岀，这样分别对正负半轴的交流电进行整流！ (R1=R2)3.第三种电路图3咼输入阻抗型图4等值电阻型R1U1 ZOR ^^7R2 1OKR3 20KarR1 R220K 10KUiR31 0K謝1>1图6单运放三箱形图5单运放T 型© 8壊益等于1复合放大器型R2R4■叭R101 -DH-D2Uo丄R3图9复合放大器输入不对称型 因10单电源运放元二极管型这个电路真是他妈的坑爹，经过我半天的分析才发现是这样的结论：Uo=-|Ui|,整出来的电路全是负的，真想不通为什么作者放到这里，算了先把分析整理一下：当Ui>0的时候电路等效是这样的放大器B是加减运算电路.Uo2= (1+R^Rl) Ui- (R§R3) Uol=-Ui 当Ui<0的时候电路图等效如下：以上是这个电路的全部分析，但是想达到正向整流的效果就应该把二极管全部反向过来电路和仿真效果如下图所示4. 第四种电路是要求所有电阻全部相等。
这个仿真相对简单。
电路和仿貞•效果如下计算方法如下：当Ui>0时，D1导通，D2截止（如果真是不淸楚为什么是这样分析，可以参照模拟电 子技术书上对于第一种电路的分析），这是电路图等效如下（R6是为了测试信号源用的 跟这个电路没有直接的关系，不知道为什么不加这个电阻就仿真不了）/Z—'1—厶丿r%R 8 uvD34«>Postonth10I martAu?n Oro Shot CursorsmVLM3少AC OC GNDCFF AC [FMlChannel AU2:AClkimielCZA+IH10K10KRo I0KCM ：#SOLTC© 8 C nn=DI00E•:TEXT ：〔U2:B这时在放大器B 的部分构成加减运算电路，uo2=-uol=-(-ui)注意：这里放大器B 的正相输入端是相当于接地的，我刚开始一直没有想通，后来明白 了，这一条线路上是根本就没有电流的，根本就没有办法列出方程来。
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十种运放精密全波整流电路
图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.
图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益
图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2
图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3
图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.
图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计
图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K
图8的电阻匹配关系为R1=R2
图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.
图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性.
图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡.
精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态.
结论:
虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种.
图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波.
图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.
图3的优势在于高输入阻抗.
其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高.
两个单运放型虽然可以实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.需要输入\输出都加跟随
器或同相放大器隔离.
各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的。