哈工大模电自主设计实验

姓名 xxxx 班级 学号 xxxxxx

实验日期 2014.04.30 节次 5-6节 教师签字 成绩

实验名称：精密镇流器的设计及其应用

一.实验目的

1、设计精密整流器。

2、理解并实际应用放大器电路，观察精密整流器在放大器电路中的作用。

3、提高自我设计实验的能力。

二.总体设计方案或技术路线

1.1精密整流器的电路原理图如图1所示。

图1

1.2、使用二极管的单向导电性来组成整流电路。由于二极管的伏安特性在小信号时处于截

止或处于特性曲线的弯曲部分，使小信号检波不到原信号或使原信号失真太大。如果把二极

管置于运算放大器的负反馈环路中，就能大大削弱这种影响，提高非线性电路精度。

同相输入精密全波整流器的输入u i 与输出电压u o 有如下关系:

当u i >0时，u o =u i ；u i <0时，u o =-u i

运放A 1、A 2工作于串联负反馈状态，具有较高的输入电阻A 1是同向放大器，A 2是同向

加法运算电路。

当u i >0时，VD 1 截止，VD 2导通，此时A 1形成一个电压跟随器，u o1=u i 。U 2的反向端输

入电压为U 1的反向端电压，亦即时输入电压u i 。U 2同相端输入电压为u i 。所以u o 为：

220211(1)F F i i i F F R R u u u u R R R R

=+-=++

当u i <0时，VD 1导通，VD 2截止，此时是一个同向放大器11(1)u F o i R u R

=+。 当R R 1F =时，i 1o u 2u =。U 2同相端的输入电压仍为u i ，反向端的输入电压为u o 所以A 2的输出电压为（2122F F R R R ==)

2222121(1)u (1)u (1)u F F F F F o i o i i R R R R R u u R R R R R

=+-=+-+ 234o i i i u u u u =-=-

由以上分析可知，在输出端得到单向的电压，实现了全波整流。

1.3、整流的精度主要决定于电阻R FI 、R F2、R 的匹配精度。这种电路，在运算放大器的输出动态范围内，整流不会出现非线性失真引起的误差。若使u o2得到相应的放大数值，需要在后面再加一级放大电路。

2四个二极管型精密整流器

2.1电路如图

图2

2.2原理：u i <0时D 1截止D 2导通D 3导通D 4截止，21o i R u u R =-，取R 2=R 1,u o =-u i ,u i >0时，D 1导通D 2截止D 3截止D 4导通，u o =u i

2.3该电路只需要匹配一组电阻即整流精度只取决于R I 、R 2 的匹配精度i 。算放大器的输出动态范围内，整流不会出现非线性失真引起的误差。

3.等值电阻型精密整流器

3.1原理图如下

图3

3.2等值电阻型精密整流器的匹配电阻全部相等,并且可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,具有了复合运放的缺点。

4.单运放T型。

4.1原理图如下

图4

4.2要求R1=2R2=2R3,增益为1/2即u o=0.5u i,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。

5.单运放三角型精密镇流器。

5.1原理图如下

图5

5.2要求R1=2R2=2R3,增益为1/2即u o=0.5u i,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。

三.实验电路图

1.精密镇流器实验电路图。

1.1

图6

1.2多个二极管型精密整流器

图7 1.3等值电阻型精密整流器

图8 1.4单运放T型

图9 1.5单运放三角形

图10 2,。精密镇流器应用电路图。

图11

四.仪器设备名称、型号

EEL-69型模拟、数字电子技术实验箱 1台集成运算放大器实验插板 1块直流稳压电源 1台双踪示波器 1台函数信号发生器 1台uA741集成运算放大器、电位器、二极管、电阻、电容、导线。

五.理论分析或仿真分析结果

1第一类精密镇流器

1.1.u i（图中V1）与u o1

图12

由仿真图4图像与数据得：当u i >0时，u o1=u i 。u i <0时， 284/143=1.986。与理论值相比在误差范围内。且负反馈的引入使得小信号检波不到原信号或使原信号失真太大的现象显示，整流效果很好。

1.2.u i （图中V1）与u o2

1110(1)u (1)u 2u 10F o i i i R k u R k

=+

=+=

图13

当u i >0时，仿真图中u o2=u i

当u i <0时,

仿真图中u o2=-u i

2.多个二极管精密镇流器

220211(1)F F i i i F F R R u u u u R R R R =+-=++2222121(1)u (1)u (1)u F F F F F o i o i i R R R R R u u R R R R R

=+-=+-

+