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使用差动放大器完成低丢失、高性能全波整流器

全波桥式整流器可将交流信号转换为全波直流信号。 通常,由四个二极管组成的电桥可实现全波整流。 图1所示为以串联对排列的四个二极管,其中每半个周期内有两个二极管传导电流。 在任意给定时刻,两个二极管正向

全波桥式整流器可将沟通信号转换为全波直流信号。 一般,由四个二极管组成的电桥可完成全波整流。 图1所示为以串联对摆放的四个二极管,其间每半个周期内有两个二极管传导电流。 在恣意给定时间,两个二极管正向偏置,别的两个二极管则反向偏置,有用消除传导电流。

成果输出直流,且每半个周期内流过负载的电流均相同。 若要将整流器用作直流电源,可在输出端增加一个滤波电容。 该电桥电路的首要优势是它不需求特别的中心抽头变压器,然后缩小尺度并降低本钱。

但是,这款经典电路有许多不足之处。 流过负载的电流是单向的,因而负载上的直流电压平均值应当等于:

公式1 :

但是,实际上在每半个周期内,电流流过两个二极管,因而输出电压起伏等于两个二极管的压降,小于输入起伏。

例如,若峰值输入为5 V,则峰值输出约为3.8 V。纹波频率等于电源频率的两倍;又比方,选用60 Hz电源,则纹波频率等于120 Hz。 此外,电路还遭到交越失真和温度漂移的影响。

图1. 经典桥式整流器

图2中的电路经过两个低本钱、高功能差动放大器和两个低本钱二极管,改进了经典的四个二极管电桥功能,消除了输出端丢失。 比较传统技能,此计划具有更佳的精度、更低的本钱和更低的功耗。

该电路中的VIN为正弦波。 二极管D1在正半周期内导通。 放大器A1和A2均用作逆变器。 其成果可在VOUT端发生正电压,起伏与输入端的起伏完全一致。 二极管D2在负半周期内导通。 此刻放大器A1增益等于C2/3,而A2增益等于+3/2。C1净增益能为VOUT带来正电压,起伏与输入端起伏相反。 该组合可构成一个无丢失全波整流器。 可在高达10 kHz的频率下对高达±10 V的信号进行整流。

图2. 简略全波整流器

这种规划有几个固有的功能优势,比方本钱、交越失真、增益差错和噪声。 整流输出的增益精度由10 k?电阻确认。 这些激光晶圆调整电阻准确匹配,保证增益差错低于0.02%。 电路的噪声增益只要2,因而噪声、失谐和漂移更低。

图3. 简略全波整流器功能

图3所示为选用1 kHz 20 V p-p输入信号时的电路功能。 输出与输入正周期堆叠意味着差动放大器超卓的输入输出特性发生的丢失能够忽略不计。

与经典电路不同,新电路中两个二极管的功能不会对输出电压发生影响。 因而,与温度有关的功能更佳。

选用两个差动放大器和两个二极管组成的精细全波整流器比较传统规划具有许多优势, 尤其是该规划的输出电压相对于输入电压无丢失。 该差动放大器解决计划不存在交越康复问题并经优化以在广泛温度范围内取得低漂移。

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