有源全波整流器无需匹配电阻?来看看这个非常规设计

精密有源全波整流器是一种经典的模拟应用。这一主题有许多不同的实现方法,每种方法都有自己的所谓优势。但是,(几乎)所有有源全波整流器设计都需要一个电路元件,那就是带有匹配电阻的反相器,以将其增益设置为精确的-1.0。在这种拓扑中,整流的对称性依赖于电阻所匹配的精度,并且不可能比其更好。例如,图1是一个众所周知的(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偏移时整流器输出不大可能等于正Vin偏移的输出。

图1:传统精密整流器设计,其中R1和R2是所匹配的对称电阻。.png

图1:传统精密整流器设计,其中R1和R2是所匹配的对称电阻。

对于正Vin输入,D1关闭且D2导通,为电路建立不受电阻值影响的非反相单位增益: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,不会产生整流对称性差的问题。

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充当反相器,匹配的增益对称电阻R1和R2的运行方式与图1中一样。

图2:采用分立电路反相器的非传统整流器仍然使用对称设置的电阻器.png

图2:采用分立电路反相器的非传统整流器仍然使用对称设置的电阻器:R1和R2。

但现在,为了打破这种千篇一律,让我们来看看图3。请注意,它没有匹配电阻器。下面是这个整流器的工作原理。

图3:没有匹配对称电阻的非常规精密整流器设计.png

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反相,并由Q4输出到滤波器R3C3。同时,正Vin偏移使Q3导通,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中,Q3和Q4充当简单的全波电荷泵。最终结果是:

Vout = Avg(Abs(Vin)) R3 / R2 / R1

因此,只要晶体管Vbe匹配得当,就具有精确的整流对称性。

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Peculiar precision full-wave rectifier needs no matched resistors,由Ricardo Xie编译)

文章来源:EDN电子技术设计

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