使用二极管进行半波整流
“矫正”一词源自拉丁语，意思是“矫正”。因此，整流电路吸收沿两个方向移动的电流并将其“整流”，使其仅沿一个方向移动。二极管的定义特征是它允许电流在一个方向（阳极到阴极）相当自由地流动，并强烈反对电流在另一个方向（阴极到阳极）流动，因此听到所有半导体二极管都属于二极管也许并不奇怪。整流器的广泛类别。
整流交流电压仅需要一个二极管，如图 1 所示。请注意，图右侧的电阻器代表负载电路。
单二极管整流器电路的 LTspice 实现。
图 1.单二极管整流电路。图片由罗伯特·凯姆提供
当整流电路的输入电压为正时，电流流过二极管并在负载电阻器上产生电压。当输入电压为负时，需要电流沿相反方向流动，二极管的功能就像开路一样——因为没有电流流过电阻器，所以不会产生电压，并且电阻器的两个端子都处于 0 V 接地电位。结果是图 2 中的橙色直流波形。
LTspice 图显示交流输入波形的半波整流。
图 2.单个二极管将绿色 交流波形转换为橙色直流波形。图片由罗伯特·凯姆提供
将整流波形描述为“直流”似乎相当宽泛，而且我们确实永远不想将其用作电子电路的直流电源电压。但严格来说，它确实是直流波形。尽管波动剧烈，但电压永远不会改变极性，这意味着波形产生的电流将始终沿同一方向移动。
虽然简单且至少在一定程度上有效，但单二极管方法有一个明显的缺点：源波形的正半部分被保留，但负半部分被丢弃。这称为半波整流，它会导致输出波形出现较大间隙。如果我们能找到一种方法来整流输入信号而不浪费一半的信号，那就更好了，而这正是全波整流器的作用。
带四个二极管的全波整流
虽然可以使用两个二极管和一个中心抽头变压器来实现全波整流，但此类整流器往往比全桥整流器更庞大且更昂贵。应用的功率越高，包含的变压器就越大且更昂贵。
全桥整流器不需要两个二极管和一个变压器，而是需要四个二极管，其连接方式使得正输入电压和负输入电压都将驱动电流以相同方向流过负载。图 3 显示了采用经典菱形配置的全桥整流器的四个二极管。
具有四个菱形配置二极管的全波桥式整流器。
图 3.菱形配置是全波桥式整流器的经典表示。图片由Tony R. Kuphaldt提供
在该电路中，源极连接到阴极与阳极相接的节点；输出取自连接两个阳极或两个阴极的节点。正负源电压都会导致电流从负载电阻的正极流向负极。
使用图 4 中的 LTspice 实现，我们仔细看看四二极管布置如何实现全波整流。
全桥整流器的 LTspice 实现。
图 4.全桥整流器的 LTspice 实现。图片由罗伯特·凯姆提供
如图所示，输入源的负极端子是模拟器的参考节点，必须从“整流+”节点到“整流-”节点对输出电压进行差分测量。
由于输入源和整流输出不共享公共参考电位，因此如果您关注电压，则该电路的操作可能会有点混乱。关键是要考虑电流，电流必须源自并返回源，同时始终向下流过负载电阻。
只要电流向下流过负载，负载两端的电压（或者换句话说，提供给负载的电压）就会为正。图 5 中的绿色箭头说明了源电压为正时的电流流动。
全桥整流器电流在输入波的正半周期期间流动。
图 5.输入波正半周期期间的全桥整流器电流。图片由罗伯特·凯姆提供
然而，当源极电压为负时，源极符号的下端子的电压高于上端子的电压。因此，电流从下部端子开始流向上部端子，如图 6 所示。
全桥整流器电流在输入波的负半周期期间流动。
图 6.输入波负半周期期间的全桥整流器电流。图片由罗伯特·凯姆提供
正如我们在图 7 的电压图中看到的，结果是一个整流波形，它保留了输入波的正半周期并反转了负半周期。
LTspice 图显示了交流输入信号的全波整流。
图 7.图 4 中的全桥整流器将绿色交流波形转换为橙色直流波形。图片由罗伯特·凯姆提供
全桥整流器完成工作后，我们可以通过使用电容器来平滑波动的直流信号来产生可用的直流电源电压，然后使用线性调节器来稳定平滑后的信号。
