精密半波整流電路的特點

利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，?a href="http://wenjunhu.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器的優(yōu)良放大性能相結(jié)合，可做到對輸入交變信號（尤其是小幅度的電壓信號）進(jìn)行精密的整流，由此構(gòu)成精密半波整流電路。若由此再添加簡單電路（甚至是一只電阻）即可構(gòu)成精密全波整流電路。

對二極管單向?qū)щ姷陌l(fā)明，奠定了無線電的基礎(chǔ)，在控制電流方向的基礎(chǔ)上，進(jìn)而控制電流的大?。ㄈ龢O管），則完成了由簡單控制向自動化、智能化控制的華麗轉(zhuǎn)身。現(xiàn)代化的進(jìn)程中，半導(dǎo)體器件確實居功甚偉。閑話少說，回過頭來，先說一下二極管。

二極管是個兩線端元件，有陽極、陰極兩個引線端，其特性是單向?qū)щ?，從而可完成整流、隔離等基本工作任務(wù)。

對于常用的硅整流二極管來說，只要或只有陽極電壓高于陰極電壓（約0.6V左右）即可實現(xiàn)正偏（稱正向偏壓）導(dǎo)通。反之，當(dāng)陰極電壓高于陽極電壓時，稱為反偏截止。

在二極管正偏導(dǎo)通期間，往往可以忽略其導(dǎo)通壓降，將其認(rèn)為是一根導(dǎo)線；在反偏截止期間，因其漏電流小到可以忽略不計，則可以視為開路，貌似這個元件不存在一樣。因而，二極管即不同于電阻（有固定的電阻值，非通非斷），也不同于電容（是個瞬時通電元件），其性格鮮明脾氣直爽，要么是通，要么是斷，通、斷都非常利落！

二極管的導(dǎo)通壓降約為0.6V，此導(dǎo)通壓降又稱為二極管門坎電壓，意謂著邁過0.6V這個坎，二極管才由斷態(tài)進(jìn)入到通態(tài)。常規(guī)整流電路中，因整流電壓的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二極管的導(dǎo)通壓降，幾乎可以此無視門坎電壓的存在。但在對小幅度交變信號的處理中，若信號幅度竟然小于0.6V，此時二極管縱然有一身整流的本事，也全然派不上用場了。

在二極管茫然四顧之際，它的幫手——有優(yōu)良放大性能的運算放大器的適時出現(xiàn)，改變了這種結(jié)局，二者一拍即合，小信號精密半波整流電路即將高調(diào)登場。請看圖一。

圖一半波精密整流電路及等效電路

上圖電路，對輸入信號的正半波不予理睬，僅對輸入信號的負(fù)半波進(jìn)行整流，并倒相后輸出。在輸入信號的正半波輸入期間，微小的輸入信號即使放大器輸入端變負(fù)，二極管D1正偏導(dǎo)通（相當(dāng)于短接），D2反偏截止（相當(dāng)于斷路），形成電壓跟隨器模式，因同相端接地，由虛短特性可知，輸出端仍能保持零電位。

如圖一中的b電路所示；在輸入信號的負(fù)半波期間，微小的輸入信號即使輸出端變正，二極管D1反偏截止，D2正偏導(dǎo)通，形成反相（放大）器的電路模式，對負(fù)半波信號進(jìn)行了倒相輸出。如圖一中的c電路所示。

在工作過程中，兩只二極管默契配合，一開一關(guān)，將輸入正半波信號關(guān)于門外，維持原輸出狀態(tài)不變；對輸入負(fù)半波信號則放進(jìn)門來，幫助其翻了一個跟頭（反相）后再送出門去。兩只二極管的精誠協(xié)作，再加上運算放大器的優(yōu)良放大性能，配料充足，做工地道，從而做成了精密半波整流這道“大餐”。

如果調(diào)整反饋電阻R2的阻值，使R2=2R1，再與輸入信號相混合，則形成全波精密整流電路，如圖二所示。

圖二精密全波整流電路及波形圖

將N1放大器的反饋電阻R2增大，使R2=2R1，使其將整流信號反相放大兩倍后輸出，再與輸入信號相加，其整流的+10V與輸入負(fù)半波的-5V相加，10+（-5）=5，恰好能將負(fù)半波“消滅”掉，得到全波整流電壓。

所謂魔電（模電），如果能夠識破其變身術(shù)，只剩下一個個的電路模型，又何魔之有？如果有足夠的空余時間，我真想完全拋開“虛短”、“虛斷”、“虛地”等概念，再“新解”一下運算放大器的基本電路。