整流器是将交流电（AC）转换为直流电（DC）的电路。交流电总是随时间改变其方向，但是直流电在一个方向上连续流动。在典型的整流器电路中，我们使用二极管将交流电整流为直流电。但是，仅当电路的输入电压大于二极管的正向电压（通常为0.7V）时，才能使用这种整流方法。前面我们解释了基于二极管的半波整流器和全波整流器电路。
为了克服这个问题，引入了精密整流电路。精密整流器是另一种将交流电转换为直流电的整流器，但是在精密整流器中，我们使用运算放大器来补偿二极管两端的压降，这就是为什么我们不会在二极管两端损失0.6V或0.7V的压降。二极管，该电路也可以构造为在放大器的输出端也具有一定的增益。
因此，在本教程中，我将向您展示如何使用运放构建，测试，应用和调试精密整流器电路。除此之外，我还将讨论该电路的一些优缺点。因此，事不宜迟，让我们开始吧。
什么是精密整流电路？
在我们了解精密整流器电路之前，让我们澄清一下整流器电路的基础知识。
上图显示了理想的整流器电路及其传输特性的特性。这意味着当输入信号为负时，输出将为零伏，而当输入信号为正时，输出将跟随输入信号。
上图显示了具有传输特性的实用整流电路。在实际的整流器电路中，输出波形将比施加的输入电压小0.7伏，并且传输特性看起来像图中所示的图。此时，仅当施加的输入信号略大于二极管的正向电压时，二极管才会导通。
现在，基础知识已不复存在，让我们将重点转向精密整流器电路。
精密整流器的工作
上面的电路显示了一个基本的半波精密整流器电路，带有一个LM358运算放大器和一个1n4148二极管。要了解运算放大器的工作原理，可以遵循以下运算放大器电路。
上面的电路还显示了精密整流器电路的输入和输出波形，该波形与输入值完全相等。那是因为我们从二极管的输出中获取反馈，而运算放大器补偿了二极管两端的任何压降。因此，二极管的行为类似于理想二极管。
现在，在上图中，您可以清楚地看到在运算放大器的输入端子中施加输入信号的正半个周期和负半个周期时会发生什么。该电路还显示了电路的传输特性。
但是在实际电路中，您将无法获得如上图所示的输出，让我告诉您为什么？
在我的示波器中，黄色信号输入，绿色信号输出。我们没有进行半波整流，而是得到了一种全波整流。
上图显示了当二极管关闭时，信号的负半周期是流过电阻器的信号，然后是输出，这就是为什么我们要像输出一样获得全波整流的原因，但这并不是实际的案件。
让我们看看连接1K负载时会发生什么。
该电路看起来像上图。
输出结果如上图所示。
输出看起来像这样，因为我们实际上形成了一个带有两个9.1K和一个1K电阻的分压器电路，这就是为什么信号的输入正半会被衰减的原因。
同样，上图显示了当我将负载电阻值从1K更改为220R时发生的情况。
这不是该电路存在的问题的最低点。
上图显示了一个下冲情况，其中电路的输出低于零伏，经过一定的尖峰后上升。
上图显示了上述两个有载和无载电路的下冲情况。这是因为，只要输入信号降到零以下，运算放大器就会进入负饱和区域，结果就是所示的图像。
我们可以说的另一个原因是，每当输入电压从正摆动到负时，运算放大器的反馈就会起作用并稳定输出，这需要一些时间，这就是为什么我们的峰值电压低于零伏输出。
发生这种情况是因为我使用的压摆率较低的果冻豆LM358运算放大器。您只需解决摆率较高的运算放大器，就可以解决这个问题。但是请记住，这也会在电路的较高频率范围内发生。
改进的精密整流器电路
上图显示了一种改进的精密整流器电路，通过该电路，我们可以减少所有上述缺陷和弊端。让我们研究一下电路并弄清楚它是如何工作的。
现在在上述电路中，您可以看到，如果将正弦信号的正半部分用作输入，则二极管D2将导通。现在，上面显示的路径（带有黄线）已经完成，并且运算放大器正在充当反相放大器，如果我们查看点P1，则电压为0V，因为在该点形成了虚拟地，因此电流电流流经电阻R19，在输出点P2，由于运算放大器正在补偿二极管压降，因此电压为负0.7V，因此电流无法流向点P3。因此，这是每当将正半个周期的信号施加到运算放大器的输入时，我们便获得0V输出的方式。
现在，我们假设已将正弦交流信号的负半部分施加到运算放大器的输入。这意味着施加的输入信号小于0V。
此时，二极管D2处于反向偏置状态，这意味着它处于开路状态。上面的图片正好告诉您这一点。
由于二极管D2处于反向偏置状态，因此电流将流经电阻器R22，在点P1处形成虚拟接地。现在，当施加输入信号的负一半时，我们将在输出中获得正信号作为其反相放大器。二极管将导通，我们将在点P3获得补偿输出。
现在输出电压将为-Vin / R2 = Vout / R1
因此输出电压变为Vout = -R2 / R1 * Vin
现在让我们在示波器中观察电路的输出。
上图显示了未附加任何负载的电路的实际输出。
现在，在电路分析中，半波整流器电路已经足够了，但是在实际电路中，半波整流器只是没有实际意义。
因此，引入了全波整流器电路，以实现全波精密整流器，我只需要制造一个求和放大器，基本上就是这样。
使用运算放大器的精密全波整流器
为了制作全波精密整流器电路，我刚刚在前面提到的半波整流器电路的输出端增加了一个求和放大器。从点P1到点P2是基本的精密整流器电路，二极管的配置使我们在输出端得到一个负电压。
从点P2到点P3是求和放大器，精密整流器的输出通过电阻R3馈送到求和放大器。电阻器R3的值是R5的一半，或者可以说R5 / 2就是我们从运算放大器中设置2倍增益的方式。
来自点P1的输入也借助于电阻R4馈送到求和放大器，电阻R4和R5负责将运算放大器的增益设置为1X。
由于来自点P2的输出以2倍的增益直接馈入求和放大器，这意味着输出电压将是输入电压的2倍。假设输入电压为2V峰值，那么我们将在输出端获得4V峰值。同时，我们以1倍的增益将输入直接馈入求和放大器。
现在，当求和运算发生时，我们在输出端得到的总和电压为（-4V）+（+ 2V）= -2V，并在输出端获得了运算放大器。由于运算放大器被配置为反相放大器，我们将在输出上获得+ 2V，即P3点。
当施加输入信号的负峰值时，也会发生同样的事情。
上述图像显示了电路的最终输出时，在蓝色波形是输入和在黄波形是从半波整流电路的输出，并且在绿色波形的输出的全波整流器电路。
所需组件
- LM358运算放大器IC-2
- 6.8K，1％电阻-8
- 1K电阻器-2
- 1N4148二极管-4
- 面包板-1
- 跳线-10
- 电源（±10V）-1
原理图，示意图
下面给出了使用运算放大器的半波和全波精密整流器的电路图：
为了演示，该电路在原理图的帮助下构建在无焊面包板上。为了减少寄生电感和电容，我将各组件连接得尽可能靠近。
进一步增强
可以进一步修改该电路以改善其性能，就像我们可以添加一个额外的滤波器以抑制高频噪声一样。
该电路仅用于演示目的。如果您想在实际应用中使用该电路，则必须使用斩波型运算放大器和高精度0.1欧姆电阻来获得绝对的稳定性。
希望您喜欢本文并从中学到新东西。如有任何疑问，可以在下面的评论中提问，也可以使用我们的论坛进行详细讨论。