特有的精密全波整流器,无需匹配电阻

出处:维库电子市场网时间:2024-07-03

  经典的模拟应用是精密有源全波整流器。此主题存在许多不同的实现,每种实现都有其各自的优点。但是,(几乎)所有有源全波整流器设计都需要一个电路元件,即带有匹配电阻的反相器,以将其增益设置为的 -1.0。在此类拓扑中,整流的对称性依赖于此电阻匹配的精度,并且不可能比其更好。例如,请参见图1中一个众所周知的(真正的经典!)设计,其中运算放大器 U1b 充当反相器,R1 和 R2 充当其匹配的增益设置电阻。除非 R1 = R2,否则负 Vin 偏移的整流器输出(非常)不可能等于正 Vin 偏移的输出。

  图 1:传统精密整流器设计,其中 R1 和 R2 匹配对称电阻。
  对于正 Vin 输入,D1 关闭且 D2 导通,为不受电阻值影响的电路建立非反相单位增益:Vout/Vin = +1。
  对于负输入,仅当R2 = R1 时,D1 导通,D2 关闭,U1b 变为反相器,增益Vout/Vin = –R2/R1 = -1 。否则,不会产生不良的整流对称性。
   图 2显示了另一种(不太常规的)设计。但无论是否非常规,这里 Q2 和 Q3 充当逆变器,匹配增益对称电阻 R1 和 R2 的运行方式与图 1 中一样。
  图2采用分立电路逆变器的非传统整流器仍然使用对称设置电阻器:R1 和 R2。

  但现在,为了打破单调,让我们来看看图 3。请注意,匹配电阻的缺失(令人震惊)。这就是这个不墨守成规的工作原理。

  图 3没有匹配对称电阻的非常规精密整流器设计。
  Q1 和 Q2 提供简单的交叉补偿,以抵消 Q3 和 Q4 的 Vbe 下降。因此,负 Vin 偏移由 A1 反转,并由 Q4 输出到滤波器 R3C3。同时,正 Vin 偏移打开 Q3,导致 C2 整合它们的时间和电流乘积:电荷。累积的电荷以电压形式存储在 C2 上,该电压被添加到随后的相反极性半周期,Q3 和 Q4 充当简单的全波电荷泵。终结果:
  Vout = 平均值((Vin))R3 / R2 / R1。
  因此,只要晶体管 Vbe 匹配得当,就具有的整流对称性;由于它们是同一类型并且在相似的环境下工作,因此它们将会匹配得当。
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