將交流電轉(zhuǎn)換為直流電稱為整流。全波整流電路的輸出保留輸入電壓的形狀,而僅僅改變輸入電壓的相位。半波和全波整流電路在功能上和精密整流一樣,由于二者的適用范圍不同,理解時應(yīng)區(qū)分二者的結(jié)構(gòu)和工作原理。
當(dāng)輸入電壓為正弦波時,半波整流電路的輸出電壓波形如圖1中uo1所示,全波整流電路的輸出電壓波形如圖1中uo2所示。
精密整流電路的功能是可以將微弱的交流電壓過零處附近準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換成直流電壓。
在圖2(a)所示為一般半波整流電路,由于二極管的伏安特性如圖(b)所示,當(dāng)輸入電壓ui幅值小于二極管的開啟電壓uon時,二極管在信號的整個周期均處于截止?fàn)顟B(tài),輸出電壓始終為零。即使ui幅值足夠大,輸出電壓也只反映ui大于uon的那部分電壓的大小。在ui與uon相差不大時,輸出整流波形在零區(qū)附近的失真非常明顯。因此,該電路不能對微弱信號整流。
圖3(a)所示為半波精密整流電路。當(dāng)ui>0時,必然使集成運(yùn)放的輸出<0,從而導(dǎo)致二極管d2導(dǎo)通,d1截止,電路實現(xiàn)反相比例運(yùn)算,輸出電壓:
(1)
當(dāng)ui<0時,必然使集成運(yùn)放的輸出>0,從而導(dǎo)致二極管d1導(dǎo)通,d2截止,rf中電流為零,因此輸出電壓u0=0。ui和u0的波形如圖(b)所示。
如果設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為0.7v,集成運(yùn)放的開環(huán)差模放大倍數(shù)為50萬倍,那么為使二極管d1導(dǎo)通,集成運(yùn)放的凈輸入電壓應(yīng)為:
同理可估算出為使d2導(dǎo)通,集成運(yùn)放所需的凈輸入電壓也具有同等數(shù)量級。可見,只要輸入電壓ui使集成運(yùn)放的凈輸入電壓產(chǎn)生非常微小的變化,就可以改變d1和d2工作狀態(tài),從而達(dá)到精密整流的目的。
圖3(b)所示波形說明當(dāng)ui>0時u0=-kui(k>0),當(dāng)ui<0時u0=0。可以想象,若利用反相求和電路將-kui與ui負(fù)半周波形相加,就可實現(xiàn)全波整流,此處不贅述。
一般整流電路通常用于需要通過整流獲得某恒定直流電壓的場合,如電子線路的控制電源等。通常在這種應(yīng)用場合下不需計較整流輸出端的波形,而只關(guān)心濾波后獲得的直流電壓的大小。而精密整流常用作信號變換,因而除了相位關(guān)系的改變外,主要關(guān)心整流輸出波形與輸入波形的相符程度,任何微小的畸變都會影響精密整流的性能。