Прецизионный выпрямитель - Precision rectifier
В прецизионный выпрямитель, также известный как супер диод, представляет собой конфигурацию, полученную с операционный усилитель чтобы иметь схема вести себя как идеал диод и выпрямитель.[1] Это очень полезно для высокоточной обработки сигналов. С помощью прецизионного выпрямителя можно очень легко выполнить высокоточную обработку сигнала.
Прецизионный выпрямитель на базе операционного усилителя не следует путать с силовым MOSFET-транзистором. активное выпрямление идеальный диод.
Базовая схема
Базовая схема, реализующая такую функцию, показана справа, где может быть любая нагрузка. Когда вход Напряжение отрицательный, на диоде есть отрицательное напряжение, поэтому он работает как разомкнутая цепь, ток через нагрузку не течет, а выходное напряжение равно нулю.
Когда вход положительный, он усиливается операционным усилителем, который включает диод. Ток протекает через нагрузку и из-за Обратная связь, выходное напряжение равно входному.
Фактический порог срабатывания супердиода очень близок к нулю, но не равен нулю. Он равен фактическому порогу диода, деленному на коэффициент усиления операционного усилителя.
У этой базовой конфигурации есть проблемы, поэтому она обычно не используется. Когда входной сигнал становится (даже немного) отрицательным, операционный усилитель работает без обратной связи, поскольку через диод отсутствует сигнал обратной связи. Для типичного операционного усилителя с высоким коэффициентом усиления без обратной связи выходной сигнал насыщается. Если входной сигнал снова становится 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 частотный отклик схемы.
Улучшенная схема
Альтернативная версия приведена справа.
В этом случае, когда входной сигнал больше нуля, D1 выключен, а D2 включен, поэтому выход равен нулю, потому что другой конец подключен к виртуальной земле и нет тока через .Когда входной сигнал меньше нуля, D1 включен, а D2 выключен, поэтому выход похож на вход с усилением . Его отношения ввода-вывода следующие:
Эта схема имеет то преимущество, что операционный усилитель никогда не переходит в режим насыщения, но его выход должен 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 АЧХ (произведение коэффициент усиления – пропускная способность ) ограничит характеристики на высоких частотах, особенно для низких уровней сигнала, хотя возможна ошибка менее 1% при 100 кГц.
Аналогичную схему можно использовать для создания точности двухполупериодный выпрямитель схема.
Детектор пиков
С небольшой модификацией 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 вход Vin превышает Vc (напряжение на конденсаторе), диод смещается в прямом направлении, и схема становится повторителем напряжения. Следовательно, выходное напряжение Vo следует за Vin, пока Vin превышает Vc. Когда Vin падает ниже Vc, диод становится смещенным в обратном направлении, и конденсатор удерживает заряд, пока входное напряжение снова не достигнет значения, превышающего Vc.
Рекомендации
- ^ Пол Горовиц и Уинфилд Хилл, Искусство электроники. 2-е изд. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1989 г. ISBN 0-521-37095-7.
