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想讨论讨论谐波对整流精度的影响

院士
2006-12-22 22:43:00    评分
想讨论讨论谐波对整流精度的影响



关键词: 讨论     谐波     整流     精度     影响    

院士
2006-12-22 22:43:00    评分
2楼


利用运放进行精密整流,电路有许多种。但我见识过的大致为两种:

一种是利用二极管加运放进行整流,另一种是单纯用运放进行,不需要二极管,如下图:


--------------------网上流传的较广的10种精密整流电路

其中,图10比较特别,详细说明请参见http://www.21ic.com/news/html/67/show11340.htm,文中附图如下:



------------------无二极管参与的整流及其波形图(此法的效果到底如何?未曾得知)


尽管它们的电路形式多样,而且各有特色。但面临的共同问题,如果输入信号有谐波而且谐波和基波的相差是任意的,那么在这种情况下谐波对整流精度的影响将如何呢?

欢迎对此进行分析讨论。 1: 咱们oldzhang的帖子,不知道上面那个图对不对上号?图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.

图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益

图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2

图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3

图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.

图5 和 图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计

图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K

图8的电阻匹配关系为R1=R2

图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.

图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性.

图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡.

精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态.

结论:
虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种.
图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波.

图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.

图3的优势在于高输入阻抗.

其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高.
两个单运放型虽然可以实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.需要输入\输出都加跟随器或同相放大器隔离.
各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的.

最后的结论供大家在电路设计的时候参考.

http://bbs.21ic.com/club/bbs/list.asp?boardid=26&t=1888807&tp=%u7EDD%u5BF9%u503C%u7535%u8DEF 2: 谐波也属于输入信号,照整不误。怎么能说是影响呢? 3: 只考虑基波的整流效果所有谐波一律视为干扰或噪声----低于基波噪声也不考虑。

刚刚想起来要说明的。 4: oldzhang的帖子中的一些回复twinstars 发表于 2005-11-21 16:42 电路欣赏 ←返回版面    

我用的是第一种经典型

第一种确实好用,不过不知道如何选择运放,我的输入信号时200KHz的正弦波,在输出端用示波器看波形的时候,出现了失真,初步怀疑是运放的带宽不够,请问这类电路该如何选择运放?



oldzhang 发表于 2005-11-23 13:20 电路欣赏 ←返回版面    

精密整流不到1mV的死区问题没解决

to haj

0.5mV的死区没解决,因为误差在要求范围内,就没有再研究
关键是没找到原因
你用4位半电压表的不同挡测量同一交流电压,看示值,低挡位测量值比高挡位大,下面是我对同一电压的测量结果(当然压有少量波动):
交流750V挡: 6.0V
交流200V挡: 7.80V
交流20V挡:  7.85V
从数字万用表的内部结构分析,一般数字万用表是200mV的数字表头,采用串联电阻分压,不同挡位到达表头的电压按十倍递减.由于高挡位表头的电压小,如果有死区,就明显些




wjcy131421 发表于 2005-11-23 13:42 电路欣赏 ←返回版面    

输入信号是BPW34光敏管

输入信号是BPW34光敏管产生的信号,在强光下工作,用哪重放大电路好,对于失真度要求不高,主要是要静态电流小,转换速度快,自然日光下最好输出为零.

请各位帮我参谋一下~!谢谢了~!~`



idog 发表于 2005-11-23 23:35 电路欣赏 ←返回版面    

诸位:是不是所有的图中的运放都要接正负电源?

haj 发表于 2005-11-25 11:15 电路欣赏 ←返回版面    

To oldzhang:死区电压存在的可能原因

我怀疑,死区电压存在的原因是这样:

工作在精密整流电路中的二极管两端仍然需要足够大的电压才能使其导通。上述电路之所以能够精密整流,是因为运放的增益比较大,有足够大的输出电压,使得二极管导通,二极管导通后相当于一个交流电阻,形成负反馈。所以可以精密整流。

在输入信号比较大的情况下,二极管工作在其特性曲线比较陡直的部位,等效交流电阻都差不多大,所以整流效果好。而在输入信号比较小的情况下,二级管要么没有导通,或者导通后工作在其特性曲线弯曲程度比较大的部分,等效交流电阻变化大,自然就不能起很好的整流作用。

如果是这样的话,那么使用死区电压较小的二极管和开环增益较大的运放,应该可以较好地克服死区电压。

另外,关于精密整流的频率上限,应该也收二极管的等效电容值和运放的带宽的限制。

以上分析当否,请oldzhang指教!



oldzhang 发表于 2005-11-25 23:31 电路欣赏 ←返回版面    

现在的分析要经过验证,用肖特基管试过,效果更差



oldzhang 发表于 2005-12-16 13:10 电路欣赏 ←返回版面    

绝对值电路

tuwen 发表于 2005-12-9 18:46 模拟技术 ←返回版面    

绝对值电路
LMC6482是RAIL-TO-RAIL运放,使用单电源时,输出可以到0V。输入正半周时,Vhalf点电压等于Vin/2,容易推出Vout=Vin。输入负半周时,Vhalf点电压等于0V,可推出Vout=-Vin。
(注:图没了)


oldzhang 发表于 2005-12-21 17:46 电路欣赏 ←返回版面    

数字万用表中的整流电路

看到一本沙占友先生数字万用表的书,里边的3位半数字万用表DT830和4位半数字万用表DT930F的交流转换为直流的电路,电路采用的是半波整流,交流正弦波输入电压是0-200mV,输出直流电压应该0-200mV.
可是仿真后发现如果把100mV调好了,200mV差10%以上,10mV误差也在10%以上,1mV以下时,输出为0.
不知道为什么在4位半表中还用这种电路

(注:将原来MV将mV可能是对的,但图也没了)


radio_yb 发表于 2006-1-2 21:03 电路欣赏 ←返回版面    

准确地说是:A1单元组成的半波整流部分的输出阻抗怎么计算

在仿真时发现半波整流部分输出阻抗对整流精度有影响,但是没法做定量分析.



oldzhang 发表于 2006-1-5 00:08 电路欣赏 ←返回版面    

输出阻抗影响的仿真图能否贴上来

楼上:
在仿真时发现半波整流部分输出阻抗对整流精度有影响



能否把仿真的电路和参数以及影响的波形图贴上来?


radio_yb 发表于 2006-1-8 20:14 电路欣赏 ←返回版面    

也不能肯定是输出阻抗的影响,情况是这样子的:

仿真的是第一个电路
仿真软件是 swCAD III
运放模型均为LT1001A
R4=R5=20K,R3=R1=R2=10K
Ui为50HZ,sine
D1和D2取1N4148时,测得输出为Uo1
D1和D2取MURS120时,测得输出为Uo2
以下电压均为有效值:
--------------------------------
Ui/mV   | Uo1/mV   |  Uo2/mV   |
--------------------------------
697.55  | 697.53mV |  697.11mV |
69.815  | 69.796   |  69.375   |
--------------------------------
1N4148 模型:D(Is=2.52n Rs=0.568 N=1.752 ...)
MURS120模型:D(Is=33.8n Rs=0.0236 N=1.718 ...)







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