使用运算放大器的精密全波整流器

　　什么叫全波整流

　　全波整流是指将交流电信号的正半周期和负半周期都转换为单方向的直流电信号的过程。在全波整流电路中，每个交流周期被整个转换为单向的直流电流，因此称为“全波”整流。

　　全波整流通常由一个桥式整流器或四个单向通电二极管组成。在桥式整流器中，四个二极管的排列方式实现了同时整流交流信号的正和负半周期。

　　全波整流的好处是损耗较小，效率高，也能减少输出总谐波失真。它用于产生纹波比较小的电源电压。全波整流器被广泛应用于需要高精度、超低噪音和直流稳定性的电源电路中，如精密测量、医疗设备、无线通讯和高端音频设备等。

　　精密全波整流器的作用是什么

　　精密全波整流器是一种电路，用于将交流电信号转换为单方向的直流电信号，并且具有高精度和低纹波的特性。它的作用是实现对输入信号的正半周期和负半周期同时进行整流，以产生稳定、纹波较低的直流输出信号。

　　精密全波整流器的作用主要体现在以下几个方面：

　　1. 有效利用输入信号的全部能量：相比于半波整流器，精密全波整流器可以将输入信号的正半周期和负半周期都转换为单向的电流，有效地利用输入信号中的全部能量。这样可以提高整流电路的效率。

　　2. 降低输出纹波：精密全波整流器通过在整流器中增加一个额外的二极管，可以有效降低输出信号的纹波。这是因为在转换过程中，当一个二极管截止时，另一个二极管处于导通状态，从而减小了输出信号的纹波幅度。

　　3. 提供稳定的直流输出：精密全波整流器通过结合滤波电容，可以对直流输出信号进行进一步的滤波，以减小纹波并提供更为稳定的直流输出。这对于需要高精度和低噪声的应用场景非常重要，如精密测量、仪器设备等。

　　精密全波整流器通过同时整流输入信号的正半周期和负半周期，降低输出纹波，并通过滤波电容提供稳定的直流输出。它在需要高精度、低纹波和稳定输出的应用中起到重要的作用。

使用运算放大器的精密全波整流器

为了制作全波精密整流电路，在前面提到的半波整流电路的输出端添加了一个求和放大器，从这一点来看，P1 到 P2 点是基本的精密整流电路，二极管的配置使我们在输出端获得负电压。

使用运算放大器的精密全波整流器

从点 P2 到点 P3 为求和放大器，精密整流器的输出通过电阻 R3 馈送到求和放大器。电阻 R3 的值是 R5 的一半，或者你可以说它是 R5/2，这就是我们设置运算放大器 2 倍增益的方式。

在电阻 R4 的帮助下，来自点 P1 的输入也被馈送到求和放大器，电阻 R4 和 R5 负责将运算放大器的增益设置为 1X。

由于 P2 点的输出直接馈送到增益为 2X 的加法放大器，这意味着输出电压将是输入电压的 2 倍。假设输入电压为 2V 峰值，因此我们将在输出端获得 4V 峰值。同时，我们直接将输入馈送到增益为 1X 的求和放大器。

现在，当求和电路发生时，我们在输出端得到一个总和电压，即 (-4V) + (+2V) = -2V，并作为输出端的运算放大器。由于运算放大器配置为反相放大器，我们将在输出端获得 +2V，即 P3 点。

当施加输入信号的负峰值时，也会发生同样的情况。

精密整流电路的最终输出波形图

上图是电路的最终输出，蓝色波形是输入，黄色波形是半波整流电路的输出，绿色波形是全波整流电路的输出。

　　精密全波整流电路失真原因

　　精密全波整流电路在实际应用中可能出现失真的原因有以下几种：

　　1. 非线性特性：精密全波整流电路中使用的二极管和其他元件可能存在非线性特性，导致输出电压与输入电压之间的关系不是完全线性的，从而引入失真。

　　2. 二极管阻抗：二极管在导通和截止状态之间的快速切换可能导致非零的动态阻抗。这会引入变化的电容和电感效应，从而导致输出波形的变形和失真。

　　3. 温度变化：温度变化对于精密电路的影响较大，特别是对于二极管。温度变化可能导致二极管的截止电压发生偏移，从而影响整流电路的准确性和稳定性。

　　4. 噪声干扰：精密电路对噪声非常敏感，特别是在高增益和低信噪比的情况下。噪声可能来自电源、信号源或其他电路元件，而这些噪声会传播到整流电路中并引入失真。

　　5. 输入电源质量：精密全波整流电路对输入电源的质量要求较高。输入电源的纹波、幅值波动和电压稳定性等因素都可能对整流电路的性能产生影响。

　　为了降低失真，可以采取一些措施，如使用高质量的元件、优化电路布局、增强滤波电路、提供稳定的电源等。此外，还可以对失真进行修正和校准，使用反馈电路或数字信号处理技术来提高整流电路的准确性和稳定性。

审核编辑：黄飞