什么叫全波整流
全波整流是指將交流電信號(hào)的正半周期和負(fù)半周期都轉(zhuǎn)換為單方向的直流電信號(hào)的過(guò)程。在全波整流電路中,每個(gè)交流周期被整個(gè)轉(zhuǎn)換為單向的直流電流,因此稱為“全波”整流。
全波整流通常由一個(gè)橋式整流器或四個(gè)單向通電二極管組成。在橋式整流器中,四個(gè)二極管的排列方式實(shí)現(xiàn)了同時(shí)整流交流信號(hào)的正和負(fù)半周期。
全波整流的好處是損耗較小,效率高,也能減少輸出總諧波失真。它用于產(chǎn)生紋波比較小的電源電壓。全波整流器被廣泛應(yīng)用于需要高精度、超低噪音和直流穩(wěn)定性的電源電路中,如精密測(cè)量、醫(yī)療設(shè)備、無(wú)線通訊和高端音頻設(shè)備等。
精密全波整流器的作用是什么
精密全波整流器是一種電路,用于將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為單方向的直流電信號(hào),并且具有高精度和低紋波的特性。它的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的正半周期和負(fù)半周期同時(shí)進(jìn)行整流,以產(chǎn)生穩(wěn)定、紋波較低的直流輸出信號(hào)。
精密全波整流器的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1. 有效利用輸入信號(hào)的全部能量:相比于半波整流器,精密全波整流器可以將輸入信號(hào)的正半周期和負(fù)半周期都轉(zhuǎn)換為單向的電流,有效地利用輸入信號(hào)中的全部能量。這樣可以提高整流電路的效率。
2. 降低輸出紋波:精密全波整流器通過(guò)在整流器中增加一個(gè)額外的二極管,可以有效降低輸出信號(hào)的紋波。這是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換過(guò)程中,當(dāng)一個(gè)二極管截止時(shí),另一個(gè)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),從而減小了輸出信號(hào)的紋波幅度。
3. 提供穩(wěn)定的直流輸出:精密全波整流器通過(guò)結(jié)合濾波電容,可以對(duì)直流輸出信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的濾波,以減小紋波并提供更為穩(wěn)定的直流輸出。這對(duì)于需要高精度和低噪聲的應(yīng)用場(chǎng)景非常重要,如精密測(cè)量、儀器設(shè)備等。
精密全波整流器通過(guò)同時(shí)整流輸入信號(hào)的正半周期和負(fù)半周期,降低輸出紋波,并通過(guò)濾波電容提供穩(wěn)定的直流輸出。它在需要高精度、低紋波和穩(wěn)定輸出的應(yīng)用中起到重要的作用。
使用運(yùn)算放大器的精密全波整流器
為了制作全波精密整流電路,在前面提到的半波整流電路的輸出端添加了一個(gè)求和放大器,從這一點(diǎn)來(lái)看,P1 到 P2 點(diǎn)是基本的精密整流電路,二極管的配置使我們?cè)谳敵龆双@得負(fù)電壓。
使用運(yùn)算放大器的精密全波整流器
從點(diǎn) P2 到點(diǎn) P3 為求和放大器,精密整流器的輸出通過(guò)電阻 R3 饋送到求和放大器。電阻 R3 的值是 R5 的一半,或者你可以說(shuō)它是 R5/2,這就是我們?cè)O(shè)置運(yùn)算放大器 2 倍增益的方式。
在電阻 R4 的幫助下,來(lái)自點(diǎn) P1 的輸入也被饋送到求和放大器,電阻 R4 和 R5 負(fù)責(zé)將運(yùn)算放大器的增益設(shè)置為 1X。
由于 P2 點(diǎn)的輸出直接饋送到增益為 2X 的加法放大器,這意味著輸出電壓將是輸入電壓的 2 倍。假設(shè)輸入電壓為 2V 峰值,因此我們將在輸出端獲得 4V 峰值。同時(shí),我們直接將輸入饋送到增益為 1X 的求和放大器。
現(xiàn)在,當(dāng)求和電路發(fā)生時(shí),我們?cè)谳敵龆说玫揭粋€(gè)總和電壓,即 (-4V) + (+2V) = -2V,并作為輸出端的運(yùn)算放大器。由于運(yùn)算放大器配置為反相放大器,我們將在輸出端獲得 +2V,即 P3 點(diǎn)。
當(dāng)施加輸入信號(hào)的負(fù)峰值時(shí),也會(huì)發(fā)生同樣的情況。
精密整流電路的最終輸出波形圖
上圖是電路的最終輸出,藍(lán)色波形是輸入,黃色波形是半波整流電路的輸出,綠色波形是全波整流電路的輸出。
精密全波整流電路失真原因
精密全波整流電路在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)失真的原因有以下幾種:
1. 非線性特性:精密全波整流電路中使用的二極管和其他元件可能存在非線性特性,導(dǎo)致輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系不是完全線性的,從而引入失真。
2. 二極管阻抗:二極管在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間的快速切換可能導(dǎo)致非零的動(dòng)態(tài)阻抗。這會(huì)引入變化的電容和電感效應(yīng),從而導(dǎo)致輸出波形的變形和失真。
3. 溫度變化:溫度變化對(duì)于精密電路的影響較大,特別是對(duì)于二極管。溫度變化可能導(dǎo)致二極管的截止電壓發(fā)生偏移,從而影響整流電路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
4. 噪聲干擾:精密電路對(duì)噪聲非常敏感,特別是在高增益和低信噪比的情況下。噪聲可能來(lái)自電源、信號(hào)源或其他電路元件,而這些噪聲會(huì)傳播到整流電路中并引入失真。
5. 輸入電源質(zhì)量:精密全波整流電路對(duì)輸入電源的質(zhì)量要求較高。輸入電源的紋波、幅值波動(dòng)和電壓穩(wěn)定性等因素都可能對(duì)整流電路的性能產(chǎn)生影響。
為了降低失真,可以采取一些措施,如使用高質(zhì)量的元件、優(yōu)化電路布局、增強(qiáng)濾波電路、提供穩(wěn)定的電源等。此外,還可以對(duì)失真進(jìn)行修正和校準(zhǔn),使用反饋電路或數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)提高整流電路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
審核編輯:黃飛
評(píng)論
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