Precyzyjny prostownik

Prostownik precyzyjny to konfiguracja uzyskana za pomocą wzmacniacza operacyjnego , aby obwód zachowywał się jak idealna dioda i prostownik . Jest to bardzo przydatne do precyzyjnego przetwarzania sygnałów. Za pomocą precyzyjnego prostownika można bardzo łatwo przeprowadzić bardzo precyzyjne przetwarzanie sygnału.

Nie należy mylić precyzyjnego prostownika opartego na wzmacniaczu operacyjnym z idealną diodą aktywnego prostownika mocy opartą na MOSFET .

Podstawowy obwód

Prosty precyzyjny obwód prostowniczy

$obwód realizujący$ funkcję pokazano po prawej stronie, gdzie może być dowolnym obciążeniem napięcie wejściowe jest ujemne, na diodzie występuje napięcie ujemne, więc działa ona jak obwód otwarty, przez obciążenie nie przepływa żaden prąd, a napięcie wyjściowe wynosi zero. Gdy wejście jest dodatnie, jest ono wzmacniane przez wzmacniacz operacyjny, który włącza diodę. Prąd przepływa przez obciążenie i dzięki sprzężeniu zwrotnemu napięcie wyjściowe jest równe napięciu wejściowemu.

Rzeczywisty próg super diody jest bardzo bliski zeru, ale nie wynosi zero. Jest on równy rzeczywistemu progowi diody podzielonemu przez wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego.

W tej podstawowej konfiguracji występuje problem, dlatego nie jest ona powszechnie używana. Kiedy sygnał wejściowy staje się (nawet nieznacznie) ujemny, wzmacniacz operacyjny pracuje w pętli otwartej, ponieważ przez diodę nie przepływa sygnał sprzężenia zwrotnego. W przypadku typowego wzmacniacza operacyjnego o dużym wzmocnieniu w otwartej pętli sygnał wyjściowy ulega nasyceniu. Jeśli następnie sygnał wejściowy ponownie stanie się dodatni, wzmacniacz operacyjny musi wyjść ze stanu nasycenia, zanim będzie można ponownie zastosować wzmocnienie dodatnie. Ta zmiana powoduje pewne dzwonienie i zajmuje trochę czasu, znacznie zmniejszając pasmo przenoszenia obwodu.

Ulepszony obwód

Ulepszony precyzyjny obwód prostownika.

Alternatywna wersja jest podana po prawej stronie. W tym przypadku, gdy wejście jest większe od zera, D1 jest wyłączone, a $do$ jest włączone, więc wyjście wynosi zero, ponieważ drugi koniec jest wirtualnej masy i jest brak $_$ . Gdy sygnał wejściowy jest mniejszy od zera, D1 jest włączony, a D2 wyłączony, więc sygnał wyjściowy jest podobny do wejścia ze wzmocnieniem wynoszącym ${\ displaystyle -R_ {2} / R_ {1}}$ . Jego relacja wejście-wyjście jest następująca:

Obwód ten ma tę zaletę, że wzmacniacz operacyjny nigdy nie przechodzi w stan nasycenia, ale jego moc wyjściowa musi zmieniać się o dwa spadki napięcia na diodzie (około 1,2 V) za każdym razem, gdy sygnał wejściowy przekracza zero. Dlatego też szybkość narastania wzmacniacza operacyjnego i jego charakterystyka częstotliwościowa (iloczyn wzmocnienia i szerokości pasma ) ograniczają wydajność wysokich częstotliwości, szczególnie w przypadku niskich poziomów sygnału, chociaż możliwy jest błąd mniejszy niż 1% przy 100 kHz.

Podobne obwody można wykorzystać do stworzenia precyzyjnego obwodu prostownika pełnookresowego .

Detektor szczytowy

Po niewielkiej modyfikacji podstawowy prostownik precyzyjny może być używany do wykrywania szczytów poziomu sygnału. W poniższym obwodzie kondensator utrzymuje szczytowy poziom napięcia sygnału, a przełącznik służy do resetowania wykrytego poziomu. Kiedy napięcie wejściowe Vin przekracza Vc (napięcie na kondensatorze), dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, a obwód staje się wtórnikiem napięcia. W rezultacie napięcie wyjściowe Vo podąża za Vin, dopóki Vin przekracza Vc. Kiedy Vin spadnie poniżej Vc, dioda zostanie spolaryzowana zaporowo, a kondensator utrzymuje ładunek, dopóki napięcie wejściowe ponownie nie osiągnie wartości większej niż Vc.

Linki zewnętrzne