AC-DC轉(zhuǎn)換電路原理分析

電路的功能

由二極管構(gòu)成的整流電路，用來(lái)測(cè)量交流信號(hào)電壓或把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)時(shí)，其線性和精度均不理想。本電路使用了由OP放大器構(gòu)成的絕對(duì)值電路，因?yàn)樗删?/font>電容轉(zhuǎn)換成輸入信號(hào)的平均值，所以輸入電壓很小時(shí)，也能獲得高精度。測(cè)量正弦波電壓可以用其平均值表示，但測(cè)量脈沖波形用平均值則很難測(cè)得其很效值。

電路工作原理

OP放大器A1是放大倍數(shù)為10的AC放大器，需要多大的放大倍數(shù)，取決于輸入信號(hào)的大小，放大倍數(shù)A可用A=1+（R3/R2）公式計(jì)算。A1的低頻FL約為1.6HZ（FZ=1/2πC1.R2≈1.6），C1、C3也與低頻有關(guān)。其容量均為10UF，因?yàn)橛脙蓚€(gè)電容串聯(lián)，所以總?cè)?/font>量為5UF，它的FL約為0.5HZ。OP放大器A2、A3是標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)值電路。A2是負(fù)輸出半波整流電路，其輸出與輸入信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算進(jìn)行全波整流。加法電阻R6和R7的比例很重要，它們的比率是2：1，所以選用E系列中的150K、75K電阻。C4是均化電容，電容量必須根據(jù)輸入信號(hào)的頻率范圍確定，如果容量太小，就會(huì)產(chǎn)生整流紋波；另一方面，輸出響應(yīng)也取決于C4，如果要進(jìn)行快速測(cè)量，其容量也不能太大。輸出是全波整流的平均值，對(duì)正弦波來(lái)說(shuō)，等于峰值電壓的2/π（0.636EI），應(yīng)予注意。

頻率上限受OP放大器高頻特性的限制，配電路可達(dá)100KHZ。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

為了加快AC-DC轉(zhuǎn)換電路的輸出響應(yīng)，C4取得較小，如要考慮紋波，把C4去掉，在本電路的輸出端加一個(gè)12DB~24DB/OCT的低通濾波器，可取得良好的效果。

注釋

絕對(duì)值電路的頻率極限

使用OP放大器的整流電路或絕對(duì)值電路測(cè)量電平很低的信號(hào)，可以忽略二極管的正向壓降，溫度特性也很好，但是，由于其工作原理是利用OP放大器開環(huán)境增益極大這一特點(diǎn)，所以頻率升高時(shí)，環(huán)路增益就會(huì)下降，使整流性能變壞。假定二極管的正向壓降VF為1V，OP放大器的開環(huán)增益為A0，誤差電壓△E可用下式計(jì)算：△E=VF/A0

當(dāng)A0=40DB時(shí)，△E=10MV，而通用OP放大器A0=40DB時(shí)，其頻率是非常低的應(yīng)予注意。

如果要提高精度，可根據(jù)上式減少VF值或選用高頻時(shí)A0較大的OP放大器。

當(dāng)不要求把絕對(duì)值輸出轉(zhuǎn)換成直流時(shí)，會(huì)存在波形合成問(wèn)題，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)絕對(duì)值電路是將半波整流電路的輸出與輸入波形相加，而OP放大器有相位滯后，兩者之間存在相位差，不能很好地進(jìn)行波形合成。可以采取下面的辦法加以改善：使用高速OP放大器，減少相位滯后；在輸入信號(hào)通道加電容或低通濾波器，使相位對(duì)準(zhǔn)。