小信号精密整流电路设计

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电路原理
      交流小信号首先经过半波整流部分产生一半波信号，该信号再送入后级与输入信号进行叠加反向，输出的波形为全波整流信号。这个信号经一阶滤波电路后可得到较为平稳的直流信号。电路图中由 U1、D1、D2、R3、R2 构 成 半 波 整 流 部 分 ；由U2、R4、R6、R5 构成叠加反向部分；由 R1、C1 构成一阶滤波部分。电路中二极管导通电压为 0.6V左右，而集成运放的开怀放大倍数一般为万倍级，此时运放输入端仅需微伏级的净输入量就能使二极管导通。所以，运放输入端电压的微小变化，就能使输出跟随其发生变化。小信号精密整流电路        正是利用了这一特点，来实现对交流小信号的整流。电路中集成运放的型号主要根据输入信号的电压幅度及频率进行选择，此处选择OPA6951D，最大支持带宽可达500M。

半波整流
1.当输入交流小信号为电压正半周时：
因为 ui>0，所以 U1 的输出电压 uo1<0，使 D2 导通、D1截止。此时 R3、R2、U1 构成反向比例放大电路，其输出电压uo1=-(R2/R3)ui。电路中取 R3=R2，所以 uo1=-ui，电路为放大倍数为-1 的反向放大电路。
2.当输入交流小信号为电压负半周时：
因为 ui<0，所以 U1 的输出电压 uo1>0，使 D2 截止、D1导通。由于 D2 截止，使 U1 输出端的信号 uo1 不送入下一级（即 U2 的输入端）；因为同向端接地，根据虚短原理，反向端电压为零，而此时 D1 导通，因此 U1 的输出电压 uo1 被钳位在 0V （即uo1=0） 。
叠加反向
根据原理图， R6、R4、R5 和 U2 共同构成反向加法电路，它将输入信号 ui 和 U1 的输出信号 uo1 进行反向叠加运算。uo2=-(R6/R4)uo1-(R6/R5)ui，因为 2R4≈R6、R6=R5，所以 uo2=-2uo1-ui。
当输入交流小信号为电压正半周时：
①因为 U1 输出的电压为 uo1=-ui，该信号经 U2 后输出为 uo2=2ui；
②该信号的输出为 uo2〞 =-ui；
③U2 的输出 uo2 =uo2 +uo2 〞 = ui。 即 当 输 入 为 正 半 周时，为等量同向输出。
当输入交流小信号为电压负半周时：
① uo1 被钳位在 0V，即 R3 左侧电压为0，而 R3 右侧电压根据虚短可知也为 0，所以理想情况下此时无电流流入 U2，即 uo2=0；
②该信号的输出为 uo2〞 =-ui；
③U2 的输出 uo2= uo2+ uo2〞 =-ui。即当输入为负半周
时，为等量反向输出。
总结：在整个周期内， U2 的输出为正半周电压加负半周的反向电压，从而实现了交流整流