关于高频精密的绝对值电路的探讨

精密整流电路实验报告南航

一、实验目的

1）掌握集成运算放大器的正确使用方法；

2）掌握常用单元电路的设计和调试方法；

3）掌握由单元电路组成简单电子系统的方法及调试技术。

二、实验仪器与设备

1）AgilentDSO5032A型数字示波器

2）Agilent33220A型函数/任意信号发生器

3）AgilentUl252A型数字万用表

4）DF1731SB3AD三路直流稳压电源

5）EEL-69模拟/数字电子技术试验箱

6）“集成运算发大器应用”实验插板

7）uA741集成运算放大器，电位器，二极管，电阻，电容，导线三、实验内容

要求

设计一个精密整流器，其输入端加入峰-峰值100mV，频率100Hz的正弦波信号，要求在精密整流器输出端得到峰-峰值为4V的全波整流波形。

步骤 1）首先在Multisim软件环境中搭建所示精密整流器电路，由虚线左侧的同相输入绝对值电路和虚线右侧的同相比例运算电路构成。同相输入绝对值电路的原理为，当输入电压u，>0时，DI截止，D2导通，U1构成一个电压跟随器，由虚短，虚断的概念可有uo=4，；当输入电压u，<0时，D1导通，D2截止，U1构成一个同相比例运算电路，U2为一个放大电路，由电阻比例关系可有uo=-u，，最后可得u。=u，l。得到输入的绝对值信号后再使用同相比例运算电路将此绝对值信号放大到所需倍数，即可得到所需的全波信号。

2）在Multisim软件环境中搭建所示精密整流器电路，该电路由两个运算放大器实现，分别实现同相比例运算和反相比例运算，通过适当的电阻匹配即可产生一定比例的输出信号，这两个信号再通过二极管整流滤除负半周信号后叠加得到所需全波信号。

3）在Multisim软件环境下对上述电路进行仿真可得到所示实验波形，结果满足设计要求。

4）在实验室使用uA741集成运算放大器对上述电路搭建实际电路，得到所示实验波形，其结果与理论分析基本一致。

科技资讯

科技资讯SIN&TNOLOGYINFORMTION2008NO.09SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工程技术1通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图一所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极A、A'上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力FB的作用，FB=quB(1)无论载流子是负电荷还是正电荷，FB的方向均沿着x方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片B、B'两侧产生一个电位差VBB',形成一个电场E。电场使载流子又受到一个与FB方向相反的电场力FE，FE＝qE=qVBB'/b(2)其中b为薄片宽度，FE随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时FE＝FB，即quB=qVBB'/b(3)这时在B、B'两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B、B'称为霍尔电极。另一方面，设载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度I与u的关系为：I=bdnqu或u=I/bdnq(4)由(3)和(4)可得到VBB'=IB/nqd(5)另设R=1/nq则VBB'=R.IB/d(6)R称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。由式(6)可见，若R、I、d已知，只要测出霍尔电压VBB'，即可算出磁场B的大小；并且若知载流子类型(N型半导体多数载流子为电子，P型半导体多数载流子为空穴),则由VBB'的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。由于霍尔效应建立所需时间很短(10-12～10-14s),因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。使用交流电时，得到的霍尔电压也是交变的，(6)中的I和VBB'应理解为有效值。此外，在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差，这是因为霍尔电极B、B'不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡(图一中电位器R1)。2精密整流电路(绝对值电路)把交流电变为单向脉动电，称为整流，若能把微弱的交流电转换成单向脉动电，则称为精密整流或精密检波；此电路必须由精密二极管(由集成运放和二极管组成)来实现。2.1精密二极管电路２.1.1普通二极管整流存在的问题普通二极管半波整流电路及二极管的伏安特性如图２所示。由于普通二极管有死区电压，硅管为0.5V，小信号时呈指数关系。由图可知Uo=Ui－UD，即0

绝对值电路图

如图是绝对值电路，即交流转换为直流的电路。其中，如图（a）为最基本的绝对值电路，即为负的理想二极管电路与加法电路组成，输出U。等于Ui的两个半周相加，若在A2的反相输入端与输出端接入电容C1，贝刂输出为平滑的直流。而各阻值之间关系应为，R1=R2，R5=2R4，Av=R6R5。 如图（b）为高输入阻抗的电路。电路工作原理简介如下：输入电压正半周时VD1导通，A1工作为跟随器状态；负半周时VD2导通 如图（c）为所有电阻都相等的绝对值电路。正半周时，=U1=Ui，VD2不导通，输出U。=-（-Ui×（R5/R4））=+Ui。负半周时VD1不导通，+U2=-Ui[（R3+R4）R2]/Ri。若R1～R5都相等，+U2=-1/3Ui，所以，U。=-Ui（2/3+1/3）=-Ui。 如图（d）是采用理想二极管的绝对值基本放大电路。A1和A2采用高速运放LM318和HA2525。如图（e）是绝对值高速放大电路的实例。电路中，利用VT，和VT2构成的恒流源以及RB1和RB2上的压降对A1加偏置，电路构成简单，绝对值放大器的频率特性可到几百kHz以上。 如图（f）是模拟开关与零交叉比较器构成的绝对值电路。电路中，A1的反相输入端与同相输入端接在一起，电位相等。当模拟开关DG201接通时，即输入信号为正半周，A2输出高电平，它为跟随器工作状态。负半周时A2输出低电平，它为反相器工作状态。A2与DG201的响应特性眼制了最高工作频率，其工作频率范围从低频到10kHz。 如图（g）是标准的直流岘将输入绝茗值为1V的交流电匡转换为10V的直流电压。电路是采用理想二极管的绝对值电路，输入输出的线性好，使用的信号范围非常宽。RP用于调整增益，C1是平滑电容。 如图(h)也是标准的直流转换电路，只是整流方式不同。采用2个平滑电容，即C1和C2。 （a）最基本的绝对值电路

（b）高输入阻抗的电路

绝对值光栅尺的差分信号接受电路

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绝对值光栅尺的差分信号接受电路

1. 引言