精密全波整流电路的一种电路实现

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全波整流电路也叫做绝对值电路，输出电压为输入电压的绝对值。全波整流电路在直流稳压电源电路中很常见，四个二极管构成的整流桥就是最基本的全波整流。不过采用二极管的整流电路由于二极管固有的开启电压的影响，当输入电压较低时会产生很大的误差。输出电压也比输入电压小一个二极管的压降，因此也就只能在稳压电源电路中使用，要是对小信号进行处理，必须采用特性更好的精密全波整流电路。


最近在看一篇文章，里面介绍了一种精密全波整流电路，电路如图1 所示。





图1 精密全波整流电路(三个三极管)


整个电路设计的挺巧妙的。我仿真了一下效果也蛮不错的。这里简单的对这个电路分析一下。


运放U1的作用是将输入信号Vin反向，得到-Vin。三极管Q2、Q3 其实就是两个射极跟随器电路将输出并联到一起了。这样最终输出的电压由两路射极输出中电压较高的那路决定，就等于是求绝对值运算了。Q1 的作用是给 Q2 和 Q3 的基极提供一个合适的直流工作点，使得 Q2 和 Q3 处于临界开启状态，这样输入信号稍微偏离零电位一些就会使得 Q2 或 Q3有输出。下面是我用 Multisim 仿真的结果。





图2 仿真结果


从仿真结果可以看出输出的波形比输入波形稍往上有个偏移。这是由于 Q1 将Q2 和 Q3 的基极电位抬高使得 Q2和Q3处于微微开启状态，也就是当输入信号为0时，输出也是稍有些电压的。不过这个偏移很小，只有几十mV。对大多数的应用来说没有太大的影响。如果对此很在意，可以适当的加大R6的阻值，R6增大，Q1的基极电流降级， 发射结压降降低，Q2、Q3的基极静态工作点同样也会降低。


最后来总结一下这个电路的优缺点：


这个电路整体来说效果还不错，但是由于采用了C1、C2两个隔直电容因此低频特性肯定会受到影响。低频截止频率我没仔细算，但是简单的估算还是很容易的，忽略其他部分的影响，C1和R4构成一个高通滤波，C2和 R5构成一个高通滤波。这两个高通滤波的截止频率就决定了整个电路的截止频率。


除了本文给出的这个实现方式，其实还有许多各具特色的电路实现。