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1、3.2 精密检波电路,3.1.1 概述,把正负极性交变的信号转换成单极性的直流信号称为整流。单极性的直流输出电压与输入交流信号的幅值呈线性比例关系的整流称为线性整流，又称精密检波。,3.2.1 概述,q电子电荷量,1.610-19C T绝对温度(K) K波兹曼常数,1.3810-23W/K,二极管整流电路的畸变,当Vi0时，运放的输出电压Vo为正，二极管D1截止，D2导通，相当于反相比例放大器，其输出电压 Vo= -（R2R1）Vi,当 Vi 0时，运放的输出电压Vo为负，二极管D2截止，D1导通，输出电压 Vo = 0,3.2.2 半 波 检 波 电 路,精密半波检波电路的输出电压为,3.2
2、.2 半 波 检 波 电 路,3.2.2 半 波 检 波 电 路,特性曲线 如果需要对输入电压的正半周进行检波，只要把图中的两个二极管同时反接即可。,3.2.2 半 波 检 波 电 路,误差分析,考虑运算放大器开环增益Ao有限，二极管阈值电压为VD，非线性电阻为r，为了计算由此 所产生的非线性误差，考察精密半波检波电路等效电路如下图 ：,等效电路,a,在Vi 0 时，由回路1得：,由回路2得：,即,等效电路方程,两式联立求得 ：,等效电路方程,式中：,因为：,最后得到：,精密半波检波电路,精密半波检波输出电压表达式,因为：,所以有：,可见，在精密半波检波电路中，二极管的阈值电压VD 和非线性电
3、阻r仍会影响电路的输出而造成误差，但是由于负反馈的作用，这种影响减小为原来的1Ao。,精密半波检波电路,精密半波检波电路,电路用作平均值测量，当输入电压为正弦波时，输出电压的平均值为：,VD 引起的相对误差为 ：,r引起的相对误差为 由于A。很大，所以上述误差是很小的。例如，若Ao= 105 ，R1=R2= 10k，Vim= 1V，采用硅二极管，其阈值电压Vo = 0.5V，二极管导通时最大电阻r =500k，则由上式计算出的相对误差分别为：V 0，r = 0.0l。,注意,精密半波检波电路,注意： 精密检波电路的工作频率在大信号时会受到运放压摆率（SR）的限制，在小信号时，又会受到运放-3d
4、B带宽（ fc ）的限制。所以必须根据实际工作频率选择合适的集成运算放大器，才能保证检波器的检波精度。,精密半波检波电路,精密半波检波电路,以精密半波检波电路为基础，可以构成精密全波检波电路。这种电路不管输入是正还是负，输出总是正电压，故又称为绝对值电路。,3.2.3 精密全波检波电路,一、精密全波检波电路,简单绝对值电路,Vo1,该电路由半波检波电路加加法器组成 。 取R1= R2= R3= R5= 2R4，R4=RO。,精密全波检波电路,0,0,0,_,精密全波检波电路,V01,精密全波检波电路,0,0,0,_,精密全波检波电路,精密全波检波电路,简单绝对值电路的波形图及特性,二、 仅需一
5、对匹配电阻的绝对值电路,当Vi 0时，V01 0，D1通，D2止同向输入使得D4通，D3止。,工作原理,二、 仅需一对匹配电阻的绝对值电路,当Vi 0，D1止，D2通同向输入使得D4止，D3通。,工作原理,综合上述，电路的输出、输入关系为,工作原理,即有 ： 所以该电路亦能实现绝对值运算，而且仅需要一对匹配电阻。但是该电路的输入电阻依然较低，它取决于R1的大小，即： Ri=R1,工作原理,三、 高输入阻抗绝对值电路,由于同相输入电路的输入阻抗很高，若将半波检波电路和加法电路都采用同相输入的形式就能大大提高输入阻抗。,图所示电路，输入阻抗约等于两个运放的共模输入电阻的并联，可高达10M以上。,工
6、作原理,当Vi 0时D1导通，D2 截止。,A1的反相端电位与A2 反相端电位相等，且均等于Vi。此时R2 和 R3上无电流（因 D2 截止，R2 R3两端电位相等），因而R4上也不可能有电流。所以 A2 为同相跟随器，其输出电压为 ：Vo=Vi,工作原理,工作原理,当Vi 0时D1截止，D2导通。,工作原理,若按下式选取匹配电阻 : 则得 : VVi 可见，该电路实现了绝对值运算。该电路输入阻抗高，但需要四只匹配电阻，而且由于采用同相电路，必须注意运放的共模抑制比和共模输入电压范围的选用。,工作原理,四、 高精度绝对值电路,Vi 0，S1导通，S2断开； Vi 0，S2导通，S1断开； 这种
7、电路可对1mV左右的小信号进行检测，其误差小于0.05%。,3.2.4 峰 值 检 波 电 路,峰值检波电路是用来检测变化的输入信号峰值的电路，最基本的峰值电路是由半波检波电路、记忆电容和缓冲放大器组成的反馈电路。,峰值检波电路,Vi=0时，Vc=Vo=0。当Vi为正时，D1截止，D2导通，电容C很快被充电，使Vc=Vi。，Vo=Vi，即输出电压Vo随着输入电压Vi的增大而增大Vi。,峰 值 检 波 电 路,工作原理,当Vi增大到峰值后开始下降时，A1的同相端电压就小于反相端电压，从而使得D1导通，D2截止。电容C处于记忆状态，其电压Vc保持不变，则输出电压Vo保持为输入信号的第一个峰值Vimax。当ViVo时，重复上述过程。,峰值检波电路波形图,Vi,Vo,V,t,0,峰 值 检 波 电 路,若把二极管D1、D2反接，可构成负峰值检波电路。 由正峰值和负峰值检波电路可组成峰峰值检波电路。,峰 值 检 波 电 路,峰值检波电路,E W B 电 路,仿 真 波 形,3.2.5 整 流 电 路 的 应 用,在输入和输出之间具有最小的延迟时间 正输入和负输入延迟时间相似 不需要匹配二极管和调整电路,工 作 原 理,Vi 0，D1截止，D2导通；,工 作 原 理,Vi 0，D2截止，D1导通；,工 作 原 理,单位增益：,大于单位增益,小于单位增益,
