【導(dǎo)讀】精密有源全波整流器是一種經(jīng)典的模擬應(yīng)用。這一主題有許多不同的實(shí)現(xiàn)方法，每種方法都有自己的所謂優(yōu)勢(shì)。但是，(幾乎)所有有源全波整流器設(shè)計(jì)都需要一個(gè)電路元件，那就是帶有匹配電阻的反相器，以將其增益設(shè)置為精確的-1.0。在這種拓?fù)渲?，整流的?duì)稱性依賴于電阻所匹配的精度，并且不可能比其更好。例如，圖1是一個(gè)眾所周知的(真正的經(jīng)典！)設(shè)計(jì)，其中運(yùn)算放大器U1b充當(dāng)反相器，R1和R2充當(dāng)其匹配的增益設(shè)置電阻。除非R1=R2，否則負(fù)Vin偏移時(shí)整流器輸出不大可能等于正Vin偏移的輸出。
精密有源全波整流器是一種經(jīng)典的模擬應(yīng)用。這一主題有許多不同的實(shí)現(xiàn)方法，每種方法都有自己的所謂優(yōu)勢(shì)。但是，(幾乎)所有有源全波整流器設(shè)計(jì)都需要一個(gè)電路元件，那就是帶有匹配電阻的反相器，以將其增益設(shè)置為精確的-1.0。在這種拓?fù)渲?，整流的?duì)稱性依賴于電阻所匹配的精度，并且不可能比其更好。例如，圖1是一個(gè)眾所周知的(真正的經(jīng)典！)設(shè)計(jì)，其中運(yùn)算放大器U1b充當(dāng)反相器，R1和R2充當(dāng)其匹配的增益設(shè)置電阻。除非R1=R2，否則負(fù)Vin偏移時(shí)整流器輸出不大可能等于正Vin偏移的輸出。
圖1：傳統(tǒng)精密整流器設(shè)計(jì)，其中R1和R2是所匹配的對(duì)稱電阻。
對(duì)于正Vin輸入，D1關(guān)閉且D2導(dǎo)通，為電路建立不受電阻值影響的非反相單位增益：Vout/Vin=+1。
對(duì)于負(fù)輸入，僅當(dāng)R2=R1時(shí)，D1導(dǎo)通，D2關(guān)閉，U1b變?yōu)榉聪嗥?，增益Vout/Vin=–R2/R1=-1。否則，不會(huì)產(chǎn)生整流對(duì)稱性差的問題。
圖2顯示了另一種(不太常規(guī)的)設(shè)計(jì)。但無論是否非常規(guī)，這里Q2和Q3充當(dāng)反相器，匹配的增益對(duì)稱電阻R1和R2的運(yùn)行方式與圖1中一樣。
圖2：采用分立電路反相器的非傳統(tǒng)整流器仍然使用對(duì)稱設(shè)置的電阻器：R1和R2。
但現(xiàn)在，為了打破這種千篇一律，讓我們來看看圖3。請(qǐng)注意，它沒有匹配電阻器。下面是這個(gè)整流器的工作原理。
圖3：沒有匹配對(duì)稱電阻的非常規(guī)精密整流器設(shè)計(jì)。
Q1和Q2提供簡單的交叉補(bǔ)償，以抵消Q3和Q4的Vbe下降。因此，負(fù)Vin偏移由A1反相，并由Q4輸出到濾波器R3C3。同時(shí)，正Vin偏移使Q3導(dǎo)通，累積的電荷以電壓形式存儲(chǔ)在C2上，該電壓被添加到隨后的相反極性半周期中，Q3和Q4充當(dāng)簡單的全波電荷泵。最終結(jié)果是：
Vout = Avg(Abs(Vin)) R3 / R2 / R1
因此，只要晶體管Vbe匹配得當(dāng)，就具有精確的整流對(duì)稱性。
(原文刊登于EDN美國版，參考鏈接：Peculiar precision full-wave rectifier needs no matched resistors，由Ricardo Xie編譯)
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