Präzisionsgleichrichter - Wikipedia

Der Präzisionsgleichrichter auch Superdiode genannt, ist eine Konfiguration, die mit einem Operationsverstärker erhalten wird, damit sich eine Schaltung wie eine ideale Diode und ein Gleichrichter verhält. [19659002] Dies ist nützlich für die Signalverarbeitung mit hoher Genauigkeit.

Der Präzisionsgleichrichter auf Operationsverstärker-Basis sollte nicht mit der idealen Diode auf der Basis von MOSFETs auf der Basis von aktiven MOSFETs verwechselt werden.

Grundschaltung [ edit ]

Eine einfache Präzisionsgleichrichterschaltung

Die Grundschaltung, die ein solches Merkmal implementiert, ist auf der rechten Seite gezeigt, wobei ${\displaystyle R_{\text{L}}}$ kann eine beliebige Last sein. Wenn die Eingangsspannung negativ ist, liegt an der Diode eine negative Spannung an. Sie funktioniert also wie ein offener Stromkreis, es fließt kein Strom durch die Last und die Ausgangsspannung ist Null.

Wenn der Eingang positiv ist, wird er vom Operationsverstärker verstärkt, der die Diode einschaltet. Strom fließt durch die Last und aufgrund der Rückkopplung ist die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung.

Die tatsächliche Schwelle der Superdiode liegt sehr nahe bei Null, ist jedoch nicht Null. Sie entspricht der tatsächlichen Schwelle der Diode, dividiert durch die Verstärkung des Operationsverstärkers.

Diese Grundkonfiguration weist ein Problem auf und wird daher normalerweise nicht verwendet. Wenn der Eingang (sogar geringfügig) negativ wird, läuft der Operationsverstärker im offenen Regelkreis, da über die Diode kein Rückkopplungssignal anliegt. Bei einem typischen Operationsverstärker mit hoher Leerlaufverstärkung ist der Ausgang gesättigt. Wenn der Eingang dann wieder positiv wird, muss der Operationsverstärker den gesättigten Zustand verlassen, bevor die positive Verstärkung erneut erfolgen kann. Diese Änderung erzeugt ein Klingeln und dauert einige Zeit, wodurch der Frequenzgang der Schaltung stark reduziert wird.

Verbesserte Schaltung [ edit ]

Eine verbesserte Präzisionsgleichrichterschaltung.

Eine alternative Version ist auf der rechten Seite angegeben.

Wenn in diesem Fall der Eingang größer als Null ist, ist D1 ausgeschaltet und D2 ist eingeschaltet, sodass der Ausgang Null ist, da das andere Ende von ${ displaystyle R_ { 2}}$ ist mit der virtuellen Masse verbunden und es gibt keinen Strom durch ${ displaystyle R_ {2}}$. Wenn der Eingang kleiner als Null ist, ist D1 ein und D2 ist aus, so dass der Ausgang dem Eingang mit einer Verstärkung von ${ displaystyle -R_ {2} / R_ {1}}$. Die Input-Output-Beziehung lautet wie folgt:

Der Operationsverstärker geht nie in Sättigung, aber sein Ausgang muss sich jedes Mal um zwei Diodenspannungsabfälle (etwa 1,2 V) ändern, wenn das Eingangssignal Null durchquert. Daher wird die Anstiegsgeschwindigkeit des Operationsverstärkers und sein Frequenzgang (Gain-Bandbreite-Produkt) die Hochfrequenzleistung insbesondere für niedrige Signalpegel einschränken, obwohl bei 100 kHz ein Fehler von weniger als 1% möglich ist.

Eine ähnliche Schaltung kann verwendet werden, um eine Präzisions-Vollweggleichrichterschaltung zu erzeugen.

Peak-Detektor [ edit ]

Mit einer kleinen Modifikation kann der grundlegende Präzisionsgleichrichter zum Erfassen von Signalpegelspitzen verwendet werden. In der folgenden Schaltung behält ein Kondensator den Spitzenspannungspegel des Signals bei, und ein Schalter wird zum Zurücksetzen des erfassten Pegels verwendet. Wenn der Eingang Vin die Spannung Vc (Spannung über dem Kondensator) überschreitet, ist die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt und die Schaltung wird zum Spannungsfolger. Folglich folgt die Ausgangsspannung Vo Vin, solange Vin Vc überschreitet. Wenn Vin unter Vc fällt, wird die Diode in Sperrrichtung vorgespannt und der Kondensator hält die Ladung, bis die Eingangsspannung wieder einen Wert erreicht, der größer als Vc ist.

Referenzen [ ]

Externe Links [ ]