AC-DC轉換電路原理分析

電路的功能

由二極管構成的整流電路，用來測量交流信號電壓或把交流信號轉換為直流信號時，其線性和精度均不理想。本電路使用了由OP放大器構成的絕對值電路，因為它由均化電容轉換成輸入信號的平均值，所以輸入電壓很小時，也能獲得高精度。測量正弦波電壓可以用其平均值表示，但測量脈沖波形用平均值則很難測得其很效值。

電路工作原理

OP放大器A1是放大倍數為10的AC放大器，需要多大的放大倍數，取決于輸入信號的大小，放大倍數A可用A=1+（R3/R2）公式計算。A1的低頻FL約為1.6HZ（FZ=1/2πC1.R2≈1.6），C1、C3也與低頻有關。其容量均為10UF，因為用兩個電容串聯，所以總容量為5UF，它的FL約為0.5HZ。OP放大器A2、A3是標準的絕對值電路。A2是負輸出半波整流電路，其輸出與輸入信號進行加法運算進行全波整流。加法電阻R6和R7的比例很重要，它們的比率是2：1，所以選用E系列中的150K、75K電阻。C4是均化電容，電容量必須根據輸入信號的頻率范圍確定，如果容量太小，就會產生整流紋波；另一方面，輸出響應也取決于C4，如果要進行快速測量，其容量也不能太大。輸出是全波整流的平均值，對正弦波來說，等于峰值電壓的2/π（0.636EI），應予注意。

頻率上限受OP放大器高頻特性的限制，配電路可達100KHZ。

應用注意事項

為了加快AC-DC轉換電路的輸出響應，C4取得較小，如要考慮紋波，把C4去掉，在本電路的輸出端加一個12DB~24DB/OCT的低通濾波器，可取得良好的效果。

注釋

絕對值電路的頻率極限

使用OP放大器的整流電路或絕對值電路測量電平很低的信號，可以忽略二極管的正向壓降，溫度特性也很好，但是，由于其工作原理是利用OP放大器開環境增益極大這一特點，所以頻率升高時，環路增益就會下降，使整流性能變壞。假定二極管的正向壓降VF為1V，OP放大器的開環增益為A0，誤差電壓△E可用下式計算：△E=VF/A0

當A0=40DB時，△E=10MV，而通用OP放大器A0=40DB時，其頻率是非常低的應予注意。

如果要提高精度，可根據上式減少VF值或選用高頻時A0較大的OP放大器。

當不要求把絕對值輸出轉換成直流時，會存在波形合成問題，因為標準絕對值電路是將半波整流電路的輸出與輸入波形相加，而OP放大器有相位滯后，兩者之間存在相位差，不能很好地進行波形合成。可以采取下面的辦法加以改善：使用高速OP放大器，減少相位滯后；在輸入信號通道加電容或低通濾波器，使相位對準。