	Уровень:

Выпрямители

Выпрямители среднего значения дают на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорционально среднему значению выпрямленного входного напряжения. Работа подобных выпрямителей основана на том. Что при одной полярности входного напряжения с некоторым масштабным коэффициентом подается на выход. А при другом - выходное напряжение поддерживается равном нулю (однополупериодный выпрямитель) или инвертированному входному напряжению (двухполупериодный выпрямитель). Использование ОУ в точных выпрямителях преследует цель уменьшить погрешности преобразования, обусловленные не идеальными ВАХ диодов.

Выпрямитель, схема которого приведена ниже, построен на основе инвертирующего усилителя, содержащего диод в цепи ОС.

Рис. 2.18

При положительной полярности входного сигнала открыт диод Д₁ и ОС замыкается через резистор R₂. При отрицательной полярности входного сигнала ток ОС течет через диод Д₂ и резистор R₃. Таким образом, при синусоидальном входном сигнале на зажимах U_{вых 1} будут присутствовать положительные полуволны напряжения, и на зажимах U_{вых 2} - отрицательные, соответствующие однополупериодному выпрямлению входного сигнала. Поскольку открытый диод входит в прямую цепь замкнутого контура, то падение напряжения на нем практически не сказывается на выходном напряжении. Поэтому при Uвх > 0 получаем

U_{вых 1}= 0,

, а при U_вх < 0 и

соответственно

и U_{вых 2}= 0.

При присоединении нагрузки к выходам U_{вых 1}и U_{вых 2} нужно учитывать непостоянство выходного сопротивления выпрямителя. Когда открыт диод, присоединенный к данному выходному зажиму, то выходное сопротивление устройства близко к нуль. Когда же диод закрыт, то выходное сопротивление становится равным сопротивлению R₂ для U_{вых 2} или R₃ для U_{вых 1}.

Дополнение выпрямителя ОУ А2 дает возможность получить двухполупериодное выпрямление и постоянное близкое к нулю выходное сопротивление.

Если открыт диод Д₁ (U_вх> 0), то справедливо равенство:

Если же открыт диод Д₂ (U_вх< 0)

Принимая R₂= R₃= R₄= R₅= R, получим

Следующий выпрямитель осуществляет двухполупериодное выпрямление, но его нагрузка не заземлена.

Схема:

Рис. 2.19

В ОС ОУ включен диодный мостик Д₁...Д₄ и сопротивление нагрузки R_н. При любой полярности U_вх ток I_н через нагрузку проходит в одном направлении и равен:

Двухполупериодные выпрямители, имеющие заземленную нагрузку приведены на следующих схемах.:

Рис. 2.20

Рис. 2.21

Для первой схемы при U_вх< 0

, R_вых= 0, при U_вх> 0

;

Для второй схемы при U_вх< 0

, R_вых= 0 при Uвх>0

;

Если в первой схеме принять R₁= R₂= 2R₃, а во второй схеме - 2R₁= R₂= R₃, то в обоих случаях получим U_вых=0.5 U_вх

Однако выходное сопротивление этих выпрямителей изменяется в зависимости от полярности входного сигнала.

Двухполупериодный выпрямитель имеет при любом знаки входного сигнала близкое к нулю выходное сопротивление.

Схема:

Рис. 2.22

Достоинством выпрямителя является то, что для его построения достаточно всего лишь двух точных резисторов. Когда входное напряжение положительно, оно через резистор R₂ проходит на вход повторителя выполненного на ОУ А2, и таким образом получим U_вых= U_вх. Диод Д₂ при этом закрыт, и напряжение с выхода ОУ А1 ни как не влияет на состояние ОУ А2.

При отрицательном входном напряжении диод Д₂ открыт и повторитель на ОУ А2 оказывается подключенным к выходу ОУ А1. ОС замыкается через резистор R₃, и выходное напряжение равно

-U_вх

Если R₃= R₁, то для рассматриваемого выпрямителя получим U_вых= U_вх.